APLICACIONES DE LAS RADIACIONES NO-IONIZANTES

Algunas Notas sobre:

APLICACIONES DE LAS RADIACIONES NO-IONIZANTES

Clases CEM, curso 07/08, marzoEduardo Moreno Piquero

El calentamiento por Microondas ofrece numerosas ventajas en los procesos industriales frente a los mtodos convencionales tales como aire caliente, vapor, etc.La resonancia magntica es un procedimiento no invasivo en el que se utilizan radiaciones no-ionizantes frente al TAC en el que se usan ionizantes

A modo de PRLOGO

Kraus afirma en uno de sus libros: La Civilizacin evolucion por el electromagnetismo. De hecho, estamos en una sociedad electromagntica. Es evidente que los avances tecnolgicos de la sociedad del bienestar no pueden entenderse sin la participacin de la investigacin humana sobre el electromagnetismo. Los motores y generadores elctricos, el alumbrado y la calefaccin elctrica, los telfonos, la radio, la televisin, el manejo de datos, la electrnica mdica, el radar, sensores remotos, cientos de satlites estacionarios de comunicacin cubren la Tierra todas estas aplicaciones cambiaron nuestra forma de vida sobre el planeta. Y an ahora, las sondas exploran el sistema solar y ms allPero se hara mal en pensar que ya se conoce todo

H.G. Wells escribi en cierta ocasin: El pasado no es sino el comienzo del comienzo y todo lo que es y ha sido no es sino el crepsculo de la aurora

Espero y deseo que mis alumnos de Fundamentos de Compatibilidad Electromagntica del curso 07/08 de la Facultad de Fsica, despus de orme y leer estos notas, puedan aclarar sus dudas sobre algunos aspectos aplicados de las radiaciones no-ionizantes, y al mismo tiempo pierdan ese cierto recelo que bien por desconocimiento, o bien por tener una informacin sesgada, suelen tener sobre determinados aspectos relacionados con las radiaciones electromagnticas.

Eduardo Moreno Piquero

Santiago, marzo 2008Estas notas se han dividido en dos apartados bsicos:

a) Aplicaciones Tecnolgicas, Industriales y Domstica, pp.3-24.

b) Aplicaciones Mdicas, pp. 25-39.

I.- Aplicaciones Tecnolgicas, Industriales y Domsticas de la Radiacin no Ionizante

1. Introduccin, pp. 5-7

1.1. Radiacin ionizante y no ionizante.

1.2. Espectro electromagntico.

2. Las radiaciones pticas: Aplicaciones, pp.7-12.

2.1. El lser.

Industria.

Investigacin cientfica.

Medicina

Comunicaciones.

Tecnologa militar.

Arte.

2.2. El Infrarrojo.

Investigacin.

Aplicaciones industriales y domstica.

Aplicaciones militares.

3. Microondas. Aplicaciones, pp. 12-23.

3.1. Aplicaciones sin modulacin de la seal.

3.1.1. Secado.

Papel e imprenta.

Industria textil y del cuero.

Construccin.

Fundiciones.

Gomas y Plsticos.

Industria farmacutica.

Industria Tabacalera.

3.1.2. Aplicaciones relacionadas con la alimentacin.

3.1.3. Aplicaciones varias.

Polimerizaciones.

Triturado.

Otros.

3.2. Aplicaciones con modulacin de la seal.

3.2.1. Sistemas de comunicacin.

Telefona mvil terrestre.

Telefona mvil satlite.

Redes mviles privadas.

Radiomensajeria.

Radiolocalizacin GPS.

Comunicaciones inalmbricas.

Internet mvil.

3.2.2. Aplicaciones del RADAR.

En aeronutica.

En navegacin.

En meteorologa.

En astronoma.

Otros.

3.3.- Aceleradores de partculas

4. Radiofrecuencia : Aplicaciones, pp.23.

Radio.

Otras aplicaciones.

BIBLIOGRAFIA, p. 24.

Figura 1.- Espectro Electromagntico

1. Introduccin.

1.1. Radiacin ionizante y no ionizante.

Es bien sabido que hay fuentes, tanto naturales como artificiales, que generan energa en forma de ondas electromagnticas. Estas ondas consisten en campos elctricos y magnticos oscilantes que pueden interaccionar con los sistemas biolgicos y en concreto con los seres humanos. Atendiendo a la energa que transportan y en funcin de los efectos biolgicos que producen, se clasifican en dos grandes grupos:Radiaciones Ionizantes: que son las ondas electromagnticas de frecuencia muy alta (mayor que 1015 Hz) que tienen la suficiente energa para producir ionizacin, rompiendo los enlaces atmicos que mantienen unidas las clulas. Estas radiaciones al interaccionar con la materia producen ionizacin dando lugar a la aparicin de uno o varios electrones y a un ion positivo, qumicamente activos, por lo que pueden provocar reacciones y cambios qumicos en el material con el que interaccionan. Una de las reacciones ms importantes es la radiolisis o rotura de los enlaces qumicos de las molculas. Cuando las molculas afectadas forman parte del material gentico de las clulas, pueden alterarlo. Estos efectos biolgicos pueden afectar al propio individuo (efectos somticos) o a sus descendientes (efectos genticos). Debemos mencionar que los efectos de estas radiaciones no siempre son nocivos para la salud pues se utilizan tambin como tratamiento teraputico de eficacia probada. Las radiaciones ionizantes pueden ser corpusculares (partculas subatmicas) o electromagnticas (rayos X y rayos (). Los rayos X son radiaciones( electromagnticas cuyos fotones tienen energas comprendidas entre 10 eV y unos miles de electrn-voltio (recordemos que la energa necesaria para ionizar un tomo de hidrgeno es de 13,6 eV). Los rayos tienen energas superiores a los rayos X aunque no existe una frontera neta entre ambos tipos de radiacin, estn solapados en el espectro electromagntico; la diferencia entre ambas estriba en su naturaleza, mientras los rayos X tienen su origen en la corteza de los tomos, los rayos se originan en los ncleos de tomos inestables o radiactivos.

Radiaciones No Ionizantes: son ondas electromagnticas de frecuencia menor y cuya energa no es suficiente para producir rotura de enlaces atmicos; no obstante, pueden producir otros efectos biolgicos. A continuacin se describen las tres grandes regiones del espectro en la que se dividen estas radiaciones, comenzando por las ms energticas:

a) Radiaciones pticas: que tienen longitudes de onda comprendidas entre 10 nm y 1 mm y que estn formadas por radiacin ultravioleta ( 400 nm < ((< 100 nm), luz visible ( 760 nm < ((< 400 nm) y rayos infrarrojos (1 mm < (< 760 nm). Estas radiaciones producen sobre el cuerpo humano calor y efectos fotoqumicos, es decir pueden iniciar ciertas reacciones qumicas conducentes a la aparicin de fotofobias, eritemas, exfoliacin de tejidos superficiales, etc. La parte ms energtica de la radiacin ultravioleta tiene ya una cierta capacidad ionizadora.

b) Microondas: cuyas frecuencias estn comprendidas entre 300 MHz y 300 GHz. Por su gran importancia social hoy en da, merece destacarse la telefona mvil cuyos rangos de frecuencia dependen del sistema empleado: los analgicos o de 1 generacin se conectan con las estaciones base en la banda de 900 MHz y los celulares digitales de 2 generacin GSM (Global System for Mobile Communications) y DCS (European Digital Cellular System) que funcionan en la banda de 900 y 1800 MHz, respectivamente. En esta zona del espectro, los principales efectos son los debidos a la capacidad de inducir corrientes elctricas en los tejidos expuestos a ellas, lo que conduce a una elevacin de la temperatura interna. Son los denominados efectos trmicos. Si el aumento de temperatura debido a la radiacin no es severo (menor de 1C) la sangre que circula por el tejido es capaz de disipar el moderado exceso de calor. Sin embargo, si el incremento de la temperatura es elevado, producido, claro est, por una exposicin muy intensa y el tejido est poco vascularizado, puede dar lugar a daos irreversibles.

c) Radiofrecuencia y campos casi-estticos: La radiofrecuencia comprende las radiaciones cuya frecuencia est comprendida entre 3 kHz y 300 KHz y cuyos efectos se deben fundamentalmente a tres factores: resonancia, calentamiento y quemaduras o descargas elctricas. Los campos casi-estticos son los correspondientes a frecuencias muy bajas, inferiores a 3 kHz . En este caso, los efectos pueden estudiarse separando el campo elctrico del magntico.

El siguiente dibujo resume de forma grfica los intervalos de frecuencias que ocupan las radiaciones ionizante y no ionizante y sus principales caractersticas biolgicas:

Figura 1.- Espectro Electromagntico1.2. Espectro electromagntico.

El grfico de la figura 1 representa el espectro electromagntico dividido en funcin de los efectos biolgicos, aunque esencialmente no hay diferentes tipos de radiacin y la divisin en bandas reside en factores histricos, fisiolgicos, modos de produccin y/o propiedades especficas de la radiacin. En estos apuntes se presentan distintas aplicaciones de la radiacin no ionizante dependiendo del rango de frecuencias que utilicen; as pues distinguiremos esencialmente tres zonas de especial inters por sus aplicaciones tecnolgicas: (1) Radiofrecuencia de 3 a 300 kHz; (2) Microondas; (3) Radiaciones pticas.

El rango del espectro electromagntico ocupado por las radiocomunicaciones es dividido en bandas de frecuencia tal y como se muestra en la Tabla 1. Las bandas 9, 10 y 11 comprendidas entre los 300 MHz y los 300 GHz corresponden al dominio de las microondas u ondas centrimtricas, que a su vez tradicionalmente es dividido en bandas designadas por las letras L, S, C, X, K, U, V, W, etc. (Tabla 2). Finalmente, en la Tabla 3, se pueden apreciar las frecuencias y las longitudes de ondas de los distintos tipos de radiacin no ionizante objeto de estudio.

Tabla 1

BandaDesignacinLmites en frecuencia

4VLFVery Low Frecuency 3 kHz - 30 kHz

5LFLow Frecuency 30 kHz -300 kHz

6MFMedium Frecuency300 kHz - 3 MHz

7HFHigh Frecuency3 MHz - 30 MHz

8VHFVery High Frecuency30 MHz -300 MHz

9UHFUltra High Frecuency300 MHz - 3 GHz

10SHFSuper High Frecuency3 GHz - 30 GHz

11EHFExtremely High Frecuency30 GHz -300 GHz

Tabla 2 (Bandas ms comunes)BANDARango de Frecuencias en GHzLongitud de onda correspondiente

L 1230 15 cm.

S24157.5 cm.

C487.53.75 cm.

X8123.752.5 cm.

K 12402.50.75 cm.

U40607.75 mm.

V608053.75 mm.

W801003.753 mm,

Tabla 3

ReginLimites en frecuenciaLongitud de onda

Audiofrecuencia30 -30x103 Hz10 Mm -10 km

Radiofrecuencia30x103 -3x1011 Hz10 km -1 mm

Infrarrojo3x1011 -4.1x1014 Hz1 mm -730 nm

Visible4.1x1014 -7.5x1014 Hz730 nm -400 nm

Ultravioleta7.5x1014 -1018 Hz400 nm -0.3 nm

2. Las radiaciones pticas: Aplicaciones.

En este apartado vamos a centrarnos en el lser y en la radiacin infrarroja ya que ocupan un lugar de gran importancia por sus aportaciones a la tecnologa. Con todo, no podemos olvidar que en el rango visible existen otras aplicaciones, tales como el uso de fibras pticas o, simplemente, la iluminacin, que tienen una utilidad muy extendida.

2.1. El lser.

Los posibles usos del lser son casi ilimitados y en los ltimos aos se ha convertido en una herramienta muy valiosa y poderosa en la industria, la investigacin cientfica, la tecnologa militar y el arte. Aqu nos vamos a centrar solamente en tres tipos de lser que trabajan en el rango de las radiaciones pticas por ser los ms utilizados industrialmente y porque a partir de ellos se construyeron una gran variedad de lseres. Esto lseres son: (1) el lser de CO2, que si ninguna duda es el lser ms utilizado en procesos industriales, as como en comunicaciones (enlaces entre satlites), deteccin remota, ciruga, etc. La longitud de ondas de emisin caracterstica vara entre 9.4 y 10.6 m, es decir, en el infrarrojo medio donde gran cantidad de materiales absorben fuertemente la radiacin. (2) el lser de Nd+, muy utilizado de forma industrial dentro del grupo de lseres de estado slido. La longitud de onda en que emite este lser es generalmente de 1.06 m y se encuentra en el infrarrojo cercano. Por ltimo tenemos el laser Cr3+ (3), comnmente conocido como lser de rub, que fue el primer lser construido por el hombre. El lser de rub emite en una longitud de ondas de 694 nm, es decir, en la zona visible del espectro correspondiente al rojo.

- Industria.

El tratamiento de materiales ha sido una de las primeras aplicaciones de los lseres en el mbito industrial. Es posible enfocar sobre un punto pequeo un haz de lser potente, con lo que se logra una enorme densidad de energa. Los haces enfocados pueden calentar, fundir o vaporizar materiales de forma precisa. Por ejemplo, los lseres se usan para taladrar diamantes, modelar mquinas y herramientas, recortar componentes microelectrnicos, metal, plsticos y madera (Imagen 1), en microsoldadura, soldadura de metales y no metales, marcaje por lser, endurecimiento trmico, calentar chips semiconductores, cortar patrones de moda, sintetizar nuevos materiales o intentar inducir la fusin nuclear controlada. El potente y breve pulso producido por un lser tambin hace posible fotografas de alta velocidad con un tiempo de exposicin de algunas billonsimas de segundo. En la construccin de carreteras y edificios se utiliza el lser para alinear las estructuras.

En Galicia tiene gran importancia, tanto en la industria como en la investigacin cientfica aplicada a la industrial, el tratamiento de pizarra mediante lser, la fabricacin de productos cermicos de alta calidad y procesamiento de granito (extraccin y manufacturacin) mediante lser, ya que proporciona una serie de ventajas frente a los mtodos tradicionales tales como:

-Reduccin del ruido y de las vibraciones.

-Incremento de la productividad.

-Reduccin del polvo desprendido al ambiente.

-Reduccin de los lquidos refrigerantes y del desgaste de las herramientas.

-Automatizacin del proceso de mecanizado.

-Posibilidad de realizacin de diferentes tareas (corte, perforado y rectificado) en la misma estacin de trabajo sin necesidad de cambio de herramienta.

-Mejora del acabado y de la calidad del mecanizado de las piezas.

Imagen 1: Cabezal de lser en mesa cortadora de 2 ejes.

- Investigacin cientfica.

Los lseres se emplean para detectar los movimientos de la corteza terrestre y para efectuar medidas geodsicas. Tambin son los detectores ms eficaces de ciertos tipos de contaminacin atmosfrica. Los lseres se han empleado igualmente para determinar con precisin la distancia entre la Tierra y la Luna y en experimentos de relatividad. Actualmente se desarrollan conmutadores muy rpidos activados por lser para su uso en aceleradores de partculas, y se han diseado tcnicas que emplean haces de lser para atrapar un nmero reducido de tomos en un vaco con el fin de estudiar sus espectros con una precisin muy elevada. Como la luz del lser es muy direccional y monocromtica, resulta fcil detectar cantidades muy pequeas de luz dispersa o modificaciones en la frecuencia provocadas por materia. Midiendo estos cambios, los cientficos han conseguido estudiar las estructuras moleculares. Los lseres han hecho que se pueda determinar la velocidad de la luz con una precisin sin precedentes; tambin permiten inducir reacciones qumicas de forma selectiva y detectar la existencia de trazas de sustancias en una muestra. MedicinaUna de las aplicaciones obvias de los lseres es en ciertos tipos de cirugas, donde el haz luminoso del lser puede llegar a reemplazar con grandes ventajas al bistur. La principal ventaja es que al mismo tiempo que corta va cauterizando los pequeos vasos sanguneos evitando prcticamente toda hemorragia. La intensidad y la velocidad del punto luminoso se regulan a fin de controlar la penetracin del corte. El elevado precio del lser y sus accesorios hace que la ciruga con lser se efecte solamente cuando es absolutamente necesario, aunque su uso aumenta constantemente. Las aplicaciones son mltiples y se emplean diferentes tipos de laseres, cada uno apropiado a las diferentes aplicaciones:En ciruga general (cortar hemorragis, cortes limpios, etc. Laser de CO2 )Tambin se aplican en otras muchas ramas de la medicina como: odontologa, dermatologa, tratamiento y ciruga ocular, Diagnstico de clulas cancerosas utilizando fluorescencia, y Terapia Fotodinmica (PDT), ciruga de tumores cancerosos, destruccin de lceras hemorrgicas, ciruga ginecolgica, etc.Las principales ventajas de la ciruga lser son:-Secado en ciruga, debido a que la energa del lser cierra los pequeos vasos sanguneos. -Menor dolor postoperatorio. -Esterilizacin incorporada.

-Campo de visin despejado.

-Posibilidad de reaccin a una longitud de onda especfica.-Realizacin de microciruga-Realizacin de procedimientos quirrgicos dentro del cuerpo sin necesidad de abrirlo -Es una herramienta de precisin de corte.-Puede ser controlado mediante un computador, y opera en una pequea rea.Tambin se usan lseres de baja potencia para tratar problemas como: curacin de heridas, retraso de la destruccin de clulas nerviosas daadas, reconexin de vasos sanguneos, alivio de dolor, aplicaciones cosmticas, eliminacin de vello, transplante de cabello, etc. Los efectos de estos lseres de baja potencia no son siempre trmicos sino que el mecanismo de interaccin todava no est claro, explicndose en muchos casos como una bioestimulacin. - Comunicaciones.

La luz de un lser puede viajar largas distancias por el espacio exterior con una pequea reduccin de la intensidad de la seal. Debido a su alta frecuencia, la luz lser puede transportar, por ejemplo, 1.000 veces ms canales de televisin de lo que transportan las microondas. Por ello, los lseres resultan ideales para las comunicaciones espaciales. Se han desarrollado fibras pticas de baja prdida que transmiten luz lser para la comunicacin terrestre, en sistemas telefnicos y redes de computadoras. Tambin se han empleado tcnicas lser para registrar informacin con una densidad muy alta. Por ejemplo, la luz lser simplifica el registro de un holograma, a partir del cual puede reconstruirse una imagen tridimensional mediante un rayo lser.

- Tecnologa militar.

Desde la invencin del lser se ha explotado mucho su uso militar incluso muchas veces en proyectos en laboratorios secretos. Algunas de las aplicaciones ms simples y conocidas son:

-Posicionador de blanco por lser:Ya que la velocidad del haz del lser es la velocidad de la luz una de las aplicaciones militares ms inmediatas fue la medicin de distancias con alta precisin y velocidad, la medida de distancias con gran precisin es importante en aspectos como la medicin de la distancia a un blanco de disparo para artillera y misiles o la navegacin.

Normalmente se clasifican los localizadores de blanco por lser segn el tipo de lser utilizado:

-Localizador de blanco por lser de Rub que fue instalado en tanques mejorando as la precisin de sus disparos.

-Localizador de blanco de lser de Diodo que debido a las mltiples ventajas de este tipo de lser est reemplazando gradualmente a los otros lseres siendo ya el ms utilizado en los nuevos localizadores.

-Eleccin de blanco por lser:

El lser es utilizado tambin para marcar los objetivos de ataque por artillera y misiles guiados.

-Es posible modular el haz lser para incluir informacin para la identificacin.

-Armas lser:La idea de esta iniciativa era construir dispositivos de alta potencia que pudieran enviar haces a grandes distancias con una alta precisin y velocidad y sobre esto existe mucha informacin en la Iniciativa por la Defensa Estratgica del Gobierno de los Estados Unidos. El problema que surga era que estas tecnologas avanzadas requeran una gran cantidad de dinero durante un largo periodo de tiempo por lo tanto estn muy lejos de ser una realidad. Adems, otro de los problemas que surgen es que la proteccin contra estas armas lser es relativamente simple. Aunque el proyecto fue cancelado existe un proyecto llamado Lser Aereotransportado para destruir misiles enemigos desde un lser en un avin. Ya que el haz lser es un haz de luz y viaja a la velocidad de la luz puede usarse para derribar misiles enemigos mientras estn todava en fase de ascenso. Es suficiente con daar la carcasa del misil en la fase de ascenso, para causar su destruccin en territorio enemigo.

-Ceguera de personas y de equipamiento sensible:

Un proyecto que ha sido desarrollado en muchos pases es un sistema lser para dejar ciegos a soldados enemigos y a su equipamiento ptico. La potencia requerida no es especialmente alta, debido a la elevada sensibilidad de nuestro sistema visual, y la de los sistemas pticos de deteccin utilizados en el campo de batalla. La operacin de un sistema lser para cegar, es simple: El haz lser se utiliza para barrer el espacio frente a las tropas militares, cegando a los soldados enemigos y a su equipamiento. En general, los sistemas de guiado por lser para misiles, aviones y satlites son muy comunes. La capacidad de los lseres de colorante sintonizables para excitar de forma selectiva un tomo o molcula puede llevar a mtodos ms eficientes para la separacin de istopos en la fabricacin de armas nucleares.

- Arte.

La limpieza de piedra con sistemas lser es una prometedora tcnica de conservacin de estatuas, elementos arquitectnicos y decoraciones de fachadas.

2.2. El infrarrojo.

La radiacin infrarroja es la radiacin electromagntica cuya longitud de onda est comprendida entre 0.8 (10-6 m) y 1000 (1 nm). El valor 0.8 corresponde a la longitud de onda de la luz roja a la que el ojo humano es sensible, y el valor de 1000 corresponde a la longitud de onda ms corta que puede ser generada y medida mediante dispositivos electrnicos de microondas. Todos los cuerpos slidos, cuya temperatura es superior al cero absoluto (00K), emiten una cierta cantidad de energa infrarroja, y si su temperatura es de 3500K, la radiacin emitida es casi en su totalidad infrarroja. El ojo humano solamente tiene una respuesta visual a aquellas frecuencias que no son menores que el rojo ni mayores que el violeta. De las radiaciones que emite el Sol y que llegan a la Tierra, las que no estn comprendidas entre esas frecuencias son absorbidas por la atmsfera terrestre. Ahora, si la atmsfera absorbiese, por ejemplo, la banda visible y fuese transparente a la banda infrarroja, entonces se requerira que los ojos humanos hubiesen evolucionado a tener una visin sensible a la radiacin infrarroja.Las radiaciones infrarrojas abarcan un espectro muy amplio y lleno de posibilidades. Su estudio se hace difcil para longitudes de onda mayores de 10 o 50 micrones, a causa de la debilidad de las fuentes, pero el infrarrojo cercano y medio es muy utilizado en la actualidad:

- Investigacin.

El anlisis espectral infrarrojo proporciona informacin sobre la estructura de las molculas (ordenacin de los tomos, distancias interatmicas, etc.), y es por eso que su utilizacin en el campo de la qumica y la bioqumica es tan importante. Dentro de este mismo campo, el infrarrojo tambin es utilizado a la hora de secar productos qumicos. Tambin se utilizan los detectores de infrarrojos para establecer la imagen cartogrfica de las temperaturas de un cuerpo, conocido como termografa (registro grfico del calor emitido por la superficie de un cuerpo en forma de radiaciones infrarrojas que tiene aplicaciones mdicas, astronoma, tcnicas, etc.).-Aplicaciones industriales y domsticas.

El infrarrojo se utiliza para la calefaccin industrial y domstica y el secado de barnices y pinturas, cueros, papeles y pelculas fotogrficas, pastas alimenticias, deshidratacin de frutas, verduras, etc. Tambin se utiliza en alarmas y en sistemas de control a distancia por infrarrojos. Aunque su principal aplicacin en este campo es el anlisis (vigilancia) y mantenimiento de sistemas electro-mecnicos (inspecciones de hornos, automvilesfrenos, fisuras, escapes de gases, oleoductos,peritajes en accidentes, crmenesedificios e infraestructurashumedades, aislamientosndrome de la casa enfermanivelacioneslucha contra incendioscmara trmicas para seguridad y vigilanciaetc. Es difcil encontrar algn producto o proceso industrial en el cual la deteccin de temperatura y/o imgenes por infrarrojo no tenga aplicacin

-Aplicaciones militares.

Sin duda las aplicaciones estrella de los infrarrojos son las relacionadas con el campo militar. Existen equipos de deteccin de flujo trmico, visores telescpicos, cabezas de misiles buscadoras de proximidad por infrarrojos empleadas conjuntamente con un iluminador lser que apunta el objetivo desde un avin, infrarrojos para detectar seales trmicas de muy baja amplitud procedentes de motores, personas Una de las aplicaciones militares ms importantes concierne al autoguiado por infrarrojos de los misiles, en particular aire-aire y tierra-aire.

3. Microondas: Aplicaciones.

Las microondas ocupan el espacio del espectro electromagntico que va desde las radio ondas VHF hasta el infrarrojo, es decir, de 300 MHz hasta 300GHz. Sus aplicaciones se pueden clasificar en dos categoras dependiendo del modo en el que es utilizada las ondas para transportar informacin:

La primera categora incluye sistemas de comunicacin terrestre y satlite, radar, radioastronoma, termografa por microondas, medida de permitividad de los materiales. En todos los casos citados, el sistema de transmisin incorpora un receptor cuya funcin es extraer la informacin que de alguna forma modula la seal de microondas.

En la segunda categora no hay modulacin de la seal y la onda electromagntica interacciona directamente con ciertos lquidos o slidos conocidos como lossy dielectrics de entre los cuales el agua tiene un inters especial. En esta categora las microondas son utilizadas actualmente para secado, cocinar, hornear y cocer, para pasteurizar, esterilizar, fundir, polimerizar, vulcanizar y otros procesos menos importantes.

Imagen 2.- Magnetrn

3.1. Aplicaciones de las microondas sin modulacin de la seal.

3.1.1 Secado.

Muchos procesos industriales involucran uno o ms procesos de secado de productos, lo cual en la mayora de los casos resulta muy costoso. Las microondas se presentan algunas veces como la alternativa ms viable en trminos de eficiencia de energa.

-Papel e imprentas.

El secado en un proceso muy importante en la manufacturacin de papel y cartn. En promedio se deben evaporar 1.5 litros de agua por kilogramo para obtener un producto seco. Este proceso consume una gran cantidad de energa que significa un 10% del coste de produccin. Pruebas efectuadas desde 1967 utilizando un generador de 100 kW operando a 2.45 GHz han demostrado una ventaja significativa en comparacin con los mtodos tradicionales de secado.

Una publicacin especial del Coventry Standard de abril de 1967 fue probablemente el primer artculo que explicaba los beneficios del secado por microondas aplicado a la tinta para imprimir. La secadora fue construida por Eden, Fisher y Hirst y fue instalada en la imprenta Halley-Aller. Suministraba unos 25kW a 2.45 GHz y sus ventajas frente a los mtodos tradicionales fueron muy importantes. La superficie del papel no se sobrecalentaba por lo que no haba riesgo de que se oscureciese o se cuartease. No se necesitaban extractores de vapor y humo, los riesgos de incendio fueron reducidos y, adems, disminuyeron los costes.

-Industrias textiles y del cuero.

El tratamiento de las pieles incluye dos procesos de secado, uno despus del curtido y otro despus del tinte. La compaa britnica Gomshall Tanners empez a utilizar en 1976 tres unidades de secado por microondas, 25-Kw operando a 896 MHz, para secar el cuero despus del tinte.

En el proceso de manufacturacin de hilos y cuerdas el sistema convencional de secado por aire caliente debe efectuarse con mucho cuidado para evitar la deterioracin del material. Esto implica un tiempo de secado muy grande y unos costes adicionales a la empresa. El secado por infrarrojos es muy irregular y causa la rotura de las cuerdas durantes el bobinado. Por otro lado, en 1977 la compaa IMI-SA Company introdujo el secado por microondas de forma satisfactoria obteniendo un 37% ms de produccin por da debido a la rapidez y la calidad de secado por microondas.

Los tratamientos trmicos posteriores al secado y acabado se suelen realizar en ovillos y bobinas produciendo en muchas ocasiones prdida de color y defectos de uniformidad en los tejidos. Las microondas pueden proporcionar una solucin a estos problemas si se utiliza una cavidad resonante. Estudios del Institut Textile de France y la universiad Claud Bernuond en Lyon encontraron resultados satisfactorios utilizando una cavidad rectangular.

Otra posible aplicacin es la fijacin de colores por microondas en algodn como sustituto del vapor ya que la evaporacin resultante sin desplazamiento del lquido evita problemas asociados con la migracin de color.

-Construccin: Maderas, contrachapados, yeso, hormign y cermica.

Decareau ha descrito el uso en Finlandia de un sistema de microondas de 25 kW desarrollado por Magnetronic para el secado de planchas de abedul. Boise Cascade Plywood Mill Company de Yakima (Washinton) obtuvo resultados excelentes combinando mtodos tradicionales y secado por microondas (50 kW a 950 Mhz) en planchas de contrachapado. As a todo, estos experimentos con contrachapado no fueron explotados a escala industrial.

El mtodo tradicional de secado en la industria de la teja resulta lento; usualmente se tarda 36 horas para secar 500 tejas. Cober Electronics de Stanfor (Connecticut), ha desarrollado un tnel de microondas a 24 Kw a 46 GHz para el secado de yeso y cermica provisto de una excelente capacidad de penetracin y calentamiento uniforme (Imagen 2).

Imagen 3. Secador de cermica por microondas. Cober Electronics, Inc

Esta misma empresa desarrolla una amplia gama de productos de calentamiento por microondas relacionados con la cermica, fundicin y vulcanizacin.

La compaa polaca Digicom produce un aplacador de microondas consistente e una cavidad electromagntica de 900 cm2 a 2.46 GHz, un magnetron de 750 W con una antena cilndrica extendida a lo largo de la cavidad. Este aplicador llamado Emibean fue especialmente diseado para secar planchadas y adems tiene un efecto fungicida.

-Fundiciones.

El secado de moldes en fundiciones requiere una considerable cantidad de energa debido a las pobres propiedades de transferencia de calor de los materiales a secar. Esta es una situacin clsica en la que le uso de microondas es ms ventajoso que el de gases secadores. Entre las ventajas incluye la facilidad de uso, limpieza, ausencia de humo y prdidas de calor as como un ahorro considerable de energa y costes.

-Gomas y plsticos.

Las microondas tienen una aplicacin importante en el secado de polmeros. Los polmeros son, la mayora de ellos, materiales no polares, por lo que el secado por microondas es especialmente recomendado debido a que las tcnicas tradicionales de secado tienden a daar los productos y producir cambios en la estructura molecular. Adems, algunos materiales como las gomas halgenas se descomponen bajo la influencia del calor dando como resultado gases corrosivos.

Las microondas ocupan un lugar muy importante en el campo cinematogrfico y de la fotografa. Las pelculas fotogrficas estn hechas de polister y acetatos que tienen prdidas dielctricas muy bajas. Esta es una situacin clsica en la cual el uso de microondas puede ser utilizado para un calentamiento selectivo. El secado por microondas ofrece reduccin de espacio ya que la maquinaria es ms pequea, secado uniforme, ausencia de quemaduras y ahorro energtico.

-Industria farmacutica.

En la manufacturacin de mezclas farmacuticas granulares se distinguen cuatro etapas: (1) mezcla de la materia prima y trituracin hasta obtener un polvo homogneo; (2) el producto seco es humedecido con disolventes acuosos y otros de naturaleza alcohlica hasta producir una pasta blanca utilizada para hacer los grnulos; (3) los grnulos humedecidos son extendidos sobre bandejas; (4) los grnulos son secados en un horno de aire caliente. El proceso entre etapas no es continuo la cual produce un alto coste en trminos de mano de obra. El secado, en particular, presenta una seria interrupcin en la cadena de produccin y las secadoras continuas convencionales requieren de una infraestructura pesada debido a su tamao. Se utilizaron microondas de 1.5 kW a 2.45 GHz para el secado de productos farmacuticos. Seis meses despus la calidad de los productos secados con microondas no difera a la de los secados con sistemas convencionales. Un gran nmero de pruebas realizadas por IMI-SA Company utilizando un horno-tnel Gigatron han confirmado la calidad superior del secado por microondas en este tipo de productos.

-Industria tabacalera.

El uso de microondas para el secado de cigarros fue objeto de estudio a finales de los sesenta. El propsito del tratamiento era incrementar el volumen de tabaco o, concretamente, el relleno del cigarrillo, sin incrementar la cantidad de tabaco usado. Los primeros experimentos con un generador de 4 kW producan una temperatura de 60 C en el interior de los cigarrillos. Este tratamiento estaba acompaado por una perdida de agua significativa y una reduccin del factor de relleno junto con una degradacin de la calidad y del aroma. Posteriormente se descubri que le perdida de humedad no deba exceder de un 1.5%.

Una vez introducidas cintas transportadoras en la cadena de produccin se hizo posible construir una cavidad de microondas alrededor de ella, formando un tnel de 450x550x400 mm3 deliberando 4.5 kW a 2.45 GHz. La velocidad mxima de la cinta transportadora oscilaba entre 03. y 3 m/min a un mximo de 3.000 cigarros por minuto. Con este tiempo, los resultados bastante ms aceptables: la prdida de agua por humedad era menor del 1.5% y el proceso aumentaba considerablemente el factor de relleno de los cigarrillos y adems tena un efecto insecticida.

3.1.2. Aplicaciones relacionadas con la alimentacin.

Histricamente fue en el campo de la alimentacin, concretamente en el de la cocina, en donde las aplicaciones trmicas de las microondas iniciaron su vertiginoso ascenso. Actualmente aplicaciones de las microondas se aprovechan tanto en el mbito domstico, sobre todo con los hornos microondas, como a escala industrial, y ltimamente tienen una gran importancia en el catering, en donde los mens son preparados o semipreparados en una cocina central y refrigerados en porciones para ser recalentados por microondas en los puntos de consumicin. A modo de ancdota sealar que la primera instalacin industrial de cocinado por microondas fue instalada en Arkansas por Ocomo Foods of Berryville para cocinar pollo. Desde entonces las aplicaciones de las microondas para cocina a escala industrial varan desde el precocinado de bacon hasta el de pescado, pasando por verduras, tubrculos y cereales.

A nivel domestico el microondas se presenta como una de las grandes invenciones del siglo 20 y el creciente uso de los microondas se debe en parte a rapidez con la que este aparato puede calentar en conjuncin con la falta de tiempo disponible para cocinar y el aumento de la comida precocinada. Para calentar la comida e horno utiliza microondas con frecuencias de aproximadamente 2.45 GHz. En ese rango de frecuencia las ondas electromagnticas tienen una interesante propiedad: son absorbidas por agua, grasas y azcares. Cuando son absorbidas se convierten directamente en movimiento atmico (calor). Las microondas en este rango de frecuencia tienen otra interesante propiedad: no son absorbidas por la mayora de los plsticos, vidrios o cermicas. El metal refleja a las microondas, por esto las cacerolas de metal no funcionan bien en un horno microondas.

Tambin se pueden encuadrar en este apartado las aplicaciones de las ondas microondas en el campo de la produccin de alimenticia. As pues cabe sealar el uso de las microondas para destruccin de semillas y plantas parsitas y, a su vez tambin, y paradjicamente, su aplicacin para acelerar el proceso de germinacin de ciertas semillas: una exposicin de microondas de 2.45 GHz y 650 W durante 30 segundos es suficiente para asegura un alto ndice de germinacin por algn tipo de mecanismo que todava no se entiende del todo. Las microondas parecen actuar sobre la strophiola, una parte sensitiva localizada en el centro de la semilla. El efecto de radiacin depende de la especie; el trbol, el guisante, las judas y las espinacas responden favorablemente, mientras que el maz, el trigo y el algodn son menos sensitivas.

Dentro de este mismo campo las microondas tambin son utilizadas para la proteccin de cultivos, la creacin de vino por fermentacin carbnica y la apertura de ostras.

3.1.3. Aplicaciones varias.

-Polimeracin.

Los materiales plsticos se dividen en dos familias: polmetros termoset y termoplsticos. Los primeros se obtienen por reacciones de policondensacin y se mantienen invariantes bajo efectos de calor. Los segundos se obtienen por simple polimerizacin. Las resinas como polister, poliuretano, resinas epoxi, peroxi y amino y muchas mas son clasificados como materiales termoset. Los termoplsticos incluyen el vinilo, policarbonatos, poliolefinas y poliamidas.

Las microondas se utilizan en la reticulacin de resinas termoset y tiene gran aplicacin en la industria aeronutica. Tambin son de gran utilidad en la copolimeracin , especialmente en la mezcal por condensacin a 200 C de policidos con polialcoholes utilizadas para producir materiales de mejores propiedades, y en la creacin de poliuretanos formados por la reaccin de polialcoholes y poliisocianatos. Es de gran utilidad hoy en da la reticulacin por microondas de poliuretano que tiene aplicacin en el revestimiento de botellas de vidrio y cables de fibra ptica para las telecomunicaciones.

La compaa GC Europe ide una resina acrlica, GC ACRON MC, para base de dentadura desarrollada especialmente para la polimerizacin en un horno de microondas domstico. Esta tcnica consigue trabajos de laboratorio de alta calidad y le permite al protsico realizar la polimeracin en su laboratorio y en menos de 3 minutos.

-Triturado.

El uso de microondas para romper rocas es una vieja aplicacin que parece no tener avances recientes. Tanto bloques de hormign como rocas naturales contienen agua y en adicin con sus propiedades intrnsecas de perdida dielctrica hacen posible el uso de radiacin por microondas para producir un rpido calentamiento que provoca vibraciones intensas que llevan a la ruptura del material. Estos martillos de microondas pueden romper 1m3 de cemento armado en cinco minutos.

-Otras aplicaciones.

Se aprovechan las propiedades trmicas que generan las microondas para fines tan dispares como la fusin de materiales, la consolidacin o la emulsificacin. 3.2. Microondas con modulacin de la seal: aplicaciones

3.2.1 Sistemas de comunicacin.

Sin duda, se puede decir que el campo ms valioso de aplicacin de las microondas es el de las comunicaciones, desde las privadas, pasando por las continentales e intercontinentales, hasta llegar a las comunicaciones extraterrestres. Los sistemas de microondas son usados en enlaces de televisin, en multienlaces telefnicos y en general en redes con alta capacidad de canales de informacin; son usadas tambin en comunicaciones por satlites gracias a que las microondas atraviesan fcilmente la ionosfera; y como las longitudes de onda correspondientes son pequeas permiten antenas de alta ganancias. En el terreno de las comunicaciones las microondas actan generalmente como portadoras de informacin, mediante una modulacin o codificacin apropiada. Veamos algunas aplicaciones concretas:

-Servicios de comunicaciones mviles. Los ms extendidos son la telefona mvil terrestre, la comunicacin mvil por satlite, las redes mviles privadas, la radiomensajera, la radiolocalizacin GPS, las comunicaciones inalmbricas y el acceso a Internet mvil. De todos ellos hablaremos a continuacin, con ms o menos profundidad.

-Telefona mvil terrestre.

La telefona mvil terrestre utiliza estaciones terrestres. stas se encargan de monitorizar la posicin de cada terminal encendido, pasar el control de una llamada en curso a otra estacin, enviar una llamada a un terminal suyo,... Los primeros sistemas de telefona mvil terrestre, TACS, AMPS, NMT, TMA, NAMT,... o de primera generacin, eran analgicos. Los terminales eran bastante voluminosos, la cobertura se limitaba a grandes ciudades y carreteras principales, y slo transmitan voz. La compatibilidad entre terminales y redes de diferentes pases no estaba muy extendida. NMT se utiliza en los pases nrdicos, AMPS y TACS en EEUU, y NAMT en Japn. Cada estacin trabaja con un rango de frecuencias, que delimita el nmero mximo de llamadas simultneas que puede soportar, puesto que a cada llamada se le asigna un par de frecuencias diferente: una para cada sentido de la comunicacin. Esto se denomina FDM, o multiplexacin por divisin en la frecuencia.

Despus aparecen los sistemas de segunda generacin, GSM, CDMA, TDMA, NADC, PDC,... que son digitales. El tamao de los terminales se hace cada vez ms pequeo, las coberturas se extienden, y se empiezan a transmitir datos, aunque a velocidades muy pequeas. Introduce el envo de mensajes SMS, hoy tan de moda. La compatibilidad entre las distintas redes nacionales empieza a mejorar. GSM se implanta en Europa y en otros pases del resto del mundo. TDMA y CDMA en EEUU, mientras que PDC en Japn.

En GSM, cada frecuencia puede transmitir varias conversaciones. Esto se consigue mediante la TDM, o multiplexacin por divisin en el tiempo. El tiempo de transmisin se divide en pequeos intervalos de tiempo. Cada intervalo puede ser utilizado por una conversacin distinta.

En los sistemas CDMA, acceso con multiplexacin por divisin de cdigo, lo que se hace es que cada llamada utiliza un cdigo que le diferencia de las dems. Esto permite aumentar el nmero de llamadas simultneas o la velocidad de transmisin, lo que se hace necesario ante los crecientes requerimientos de la telefona mvil. En la actualidad, se estn empezando a desplegar sistemas de lo que se ha denominado generacin 2,5 (HSCSD, GPRS, EDGE) que harn de puente entre los de segunda generacin y la telefona mvil de tercera generacin (la UMTS). Esta ltima responde a un intento de estandarizar las comunicaciones mviles a escala mundial, aunque ya estn empezando a surgir pequeas diferencias entre EEUU y el resto. Ofrecer grandes velocidades de conexin, por lo que se espera que se convierta en la forma ms habitual de acceso a Internet. Permitir la transmisin de todo tipo de comunicaciones: voz, datos, imgenes, vdeo, radio, etc.

-Telefona mvil va satlite. En este caso las estaciones estn en los satlites. Estos suelen ser de rbita baja. Su cobertura prcticamente cubre todo el planeta. Esta es la principal ventaja que presentan frente a la telefona mvil terrestre. Las desventajas son de mucho peso: mayor volumen del terminal a utilizar y precio de las llamadas y terminales. Dos son los operadores que ofrecen este servicio en el mbito mundial: Iridium y GlobalStar. El primero est a punto de comenzar el derribo de sus satlites, debido a las astronmicas deudas que ha contrado.

Otros sistemas que estn a punto de empezar a operar, o que anuncian sus servicios para los prximos aos son ICO, Skybridge y Teledesic, que prestarn otros servicios aparte del de telefona, como acceso a Internet a alta velocidad, radiobsqueda, etc.

-Redes mviles privadas.

Tambin conocido como radiocomunicaciones en grupo cerrado de usuarios, es un servicio de telefona mvil que slo se presta a un colectivo de personas, en una determinada zona geogrfica (una ciudad, una comarca,...). El funcionamiento es prcticamente idntico al de las redes pblicas, con pequeos matices. Hay dos modalidades del servicio. En la primera cada grupo de usuarios, y slo ellos, utiliza una determinada frecuencia. En la segunda el sistema se encarga de asignar las frecuencias libres entre los diferentes grupos, por lo que no hay una correspondencia grupo-frecuencia. Ofrecen otras posibilidades, aparte de la comunicacin vocal, como envo de mensajes cortos, transmisin de datos y conexin a redes telefnicas pblicas.

-Radiomensajera.

Este servicio, tambin denominado radiobsqueda, buscapersonas o paging, permite la localizacin y el envo de mensajes a un determinado usuario que disponga del terminal adecuado, conocido popularmente como "busca" o "beeper". Se trata de una comunicacin unidireccional, desde el que quiere localizar al que ha de ser localizado. Al igual que en la telefona mvil, cada zona est cubierta por una estacin terrestre, que da servicio a los usuarios ubicados dentro de su zona de cobertura. Los primeros sistemas tan slo emitan un sonido o pitido, que indicaba que alguien estaba intentando decirnos algo. Luego, si as lo decida el portador del busca, estableca una comunicacin telefnica. Es muy til para profesionales, que han de desplazarse y no siempre estn localizables, por ejemplo, mdicos, tcnicos de mantenimiento,.... En una segunda fase, aparecieron sistemas ms perfeccionados, con envo de mensajes, aplicacin de cdigos para mantener seguridad y llamadas a grupos.

-Radiolocalizacin GPS.

La radiolocalizacin sirve para conocer la posicin de un receptor mvil. El sistema ms conocido es el GPS (Sistema de Posicionamiento Global). Se trata de una constelacin de 24 satlites, divididos en seis planos orbitales de cuatro satlites cada uno. Cada satlite emite una seal con su posicin y su hora, codificada con su propio cdigo, lo que permite saber de qu satlite es cada transmisin que recibimos. Su velocidad es de dos vueltas a la Tierra en un da, es decir, pasan por un punto determinado dos veces al da. Su distribucin asegura que en cualquier parte de la Tierra, a cualquier hora del da, se tiene visin directa de al menos cuatro satlites, lo que permite averiguar latitud, longitud y altura, y tener una referencia de tiempo. El receptor encargado de recoger las seales de los satlites y procesarlas, es algo mayor que un mvil.

El sistema pertenece al Departamento de Defensa estadounidense, y puede funcionar en dos modalidades: SPS y PPS. El primero es de peor calidad (tiene un error de unos 100 metros), y lo puede utilizar cualquiera. El segundo por el contrario requiere de una autorizacin del Departamento de Defensa para utilizarlo. Su error es de unos pocos metros. De todas formas, hay receptores que trabajan conjuntamente con un receptor de referencia y que disminuyen estos errores a metros o centmetros, segn las circunstancias. En este caso, hay un receptor situado en un punto del que conocemos su posicin exacta. Cuando nuestro receptor recibe los datos de los satlites, hace los clculos pertinentes y obtiene una posicin. Al mismo tiempo, el receptor de referencia hace lo mismo y obtiene su posicin. Puesto que este ltimo sabe siempre cul es su posicin, tambin sabe el error que se est produciendo al utilizar el sistema GPS en ese momento. El receptor de referencia transmite este error, que el nuestro capta, y de este modo corrige la primera posicin. No se obtiene un resultado exacto, pero si mejor que el original.

Las aplicaciones ms habituales para el GPS son el control de flotas de camiones, taxis, autobuses, la navegacin martima y la area. Como curiosidad, para quienes siguen las grandes vueltas ciclistas (Giro, Tour, La Vuelta, u otras,...), ltimamente utilizan el GPS para dar las referencias de los ciclistas, sobre todo en las contrarrelojes. Ponen un receptor GPS en las motos que acompaarn a los ciclistas, y al conocer posicin y tiempo, pueden averiguar cuantos minutos y segundos de ventaja tiene una escapada, o que corredor ha efectuado el mejor tiempo en diversos puntos del recorrido de una crono individual.

- Comunicaciones inalmbricas.

Estos sistemas se encargan de comunicaciones de corta distancia, algunos cientos de metros a lo sumo. En principio dos seran las aplicaciones bsicas: ofrecer movilidad a los usuarios de la telefona fija, para que puedan desplazarse por su casa o lugar de trabajo, y poder efectuar llamadas; y conectar dispositivos entre s. Para los primeros, en Europa surgi el estndar DECT, mientras que para los segundos parece que Bluetooth va a conseguir poner de acuerdo a todo el mundo.

En Europa, se est trabajando en terminales duales DECT-GSM, que permitan utilizar las redes de telefona fija en el caso de que estemos cerca de la base que controla la parte DECT, y las redes de telefona mvil GSM en el resto de circunstancias. Esto evitara tener que llevar dos aparatos, y abaratara la cuenta telefnica.

En cuanto a Bluetooth, se trata de una iniciativa completamente privada, en la que estn involucradas empresas como Ericsson, Toshiba, IBM, Motorola, Qualcomm, 3Com, Lucent, Compaq,... Utilizando la banda de los 2,4 Ghz permite enlazar dispositivos va radio situados a distancias de entre 10 centmetros y 10 metros, aunque se pueden alcanzar los 100 metros con antenas especiales. Ordenadores, laptops, televisores, cadenas de msica, y otros dispositivos podran conectarse entre s a travs de terminales Bluetooth.

-Internet mvil. El servicio que une la telefona mvil con el acceso a Internet, ser el que haga crecer ambos mercados de manera muy importante en los prximos aos. La baja capacidad de transmisin de datos de los sistemas de segunda generacin de telefona mvil, y las reducidas dimensiones de las pantallas de los mviles no permitan una unin lo suficientemente atractiva, pero s funcional. Bien es verdad que la aparicin de WAP permiti acceder a diversos contenidos de Internet desde el mvil, pero la nueva generacin de telefona mvil mejorar la velocidad de conexin, y sus terminales estarn ms orientados a comunicaciones de diversas caractersticas (voz, datos, imgenes,...) Esto convertir a los mviles, agendas personales, laptops, y dems dispositivos de mano, en los verdaderos dominadores del acceso a Internet, relegando al ordenador a un papel secundario.

La tecnologa WAP surge ante la necesidad de acceder a Internet desde un mvil. Este conjunto de protocolos permite establecer una conexin con Internet, e intercambiar informacin con sta. No est directamente vinculada con GSM, u otra tecnologa similar. Puede funcionar sobre tecnologas mviles de segunda o tercera generacin (GSM, D-AMPS, CDMA, UMTS...) Los telfonos WAP cuentan con un navegador especial, que interpreta pginas escritas en una versin reducida del HTML, denominada WML. Existe tambin una versin reducida del JavaScript para navegadores WAP, conocida como WMLScript.

Las aplicaciones ms extendidas de los telfonos WAP sern el acceso a noticias, pago de compras, recepcin de avisos,... Debido a la restriccin que imponen los terminales, los grficos se reducen al mnimo, a pesar de que la publicidad apuesta por este medio.

GPRS, EDGE y por supuesto UMTS, permitirn transmitir pginas mucho ms sofisticadas a los mviles, por lo que se espera que los terminales futuros sean en su mayora ocupados por pantallas, que permitan visualizar estas pginas.

3.2.2. Radar

El Radar (Radio Detection And Ranging) es bsicamente un sistema que emite ondas electromagnticas de ultra alta frecuencia (UHF) y detecta despus los posibles ecos de dichas ondas. Dado que la radiacin electromagntica se mueve a la velocidad de la luz, los tiempos implicados son muy breves; del orden de millonsimas de segundo.

El radar de frecuencia modulada (FM) emite una seal continua cuya frecuencia va cambiando de manera uniforme. La diferencia entre las frecuencias del eco y la del transmisor en el momento de la recepcin de aqul permite calcular la distancia existente entre transmisor y objetivo. La recepcin es llevada a cabo por una antena giratoria, donde son procesadas para aparecer en forma de impulsos luminosos en la pantalla sealando la posicin del slido, por medio de etiquetas y tiras electrnicas en una pantalla. Hasta los comienzos de la electrnica no fue posible la construccin de radares que comenzaron a operar en 1937 y que han ido progresando incesantemente.

El radar presenta infinidad de aplicaciones, entre las que destacan: -En aeronutica.

Facilita el control de trfico areo indicndole al controlador las posiciones de altitud, rumbo, direccin y velocidad a la que estn volando los aviones en el espacio areo controlad; avisa al piloto sobre posibles peligros y seala rutas.

-En navegacin.Se emplea para prevenir riesgos y ayudar a aproximarse los barcos a puerto en condiciones meteorolgicas adversas.

-En meteorologa.Aunque al principio se pensaba que las ondas de radar eran capaces de atravesar libremente la atmsfera, muy pronto se descubri que las tormentas, huracanes y otros fenmenos nubosos reflejaban las emisiones de radar, por lo que hoy en da son utilizados tambin en meteorologa. Por el mismo motivo, el radar no puede ser usado bajo el agua, donde se usa sistema equivalente llamado sonar, basado en sonido.

-En astronoma.

Los sistemas de radar pueden ser utilizados tambin para medir distancias: segn el tiempo que tarda en recibirse el eco de la seal emitida, el radar es capaz de medir la distancia al objeto que refleja la seal. En 1964 este sistema fue utilizado para medir con precisin la distancia Tierra-Luna, y es uno de los primeros hitos en la historia de la radioastronoma.

-Otras aplicaciones.

El desarrollo de radares de microondas (inicialmente el radar utilizaba frecuencias en el rango de las ondas de radio) ha permitido utilizar este sistema para cartografa. As, la superficie de Venus ha sido cartografiada exhaustivamente utilizando el radar, ya que su atmsfera es completamente opaca a otras frecuencias. Tambin se ha empleado el radar para la navegacin ocenica, la deteccin de caractersticas geolgicas e incluso el clculo del contenido de humedad del suelo.

La evolucin de los radares gracias a la electrnica los ha convertido hoy en da en sistemas capaces de medir tambin la velocidad del objeto detectado. Este sistema es utilizado rutinariamente por la polica en las carreteras para comprobar infracciones en los lmites de velocidad. En las ltimas dcadas las aplicaciones militares de los radares se han incrementado enormemente. El problema de deteccin ms all del horizonte, causado por la curvatura de la Tierra, se ha mejorado con enormes radares aerotransportados, que actan tambin como puestos de mando volantes (conocidos en ingls como AWACS). Existen nuevos sistemas de radar capaces de generar imgenes sintticas de un objeto a partir de los ecos recibidos ( por ejemplo, Proyecto subvencionado 2004-05 de nuestro grupo de investigacin Tcnicas de Teledeteccin Inteligente de Vertidos de Hidrocarburos en Medio Marino ).

Por ltimo, se han desarrollado tcnicas y sistemas que permiten a los aviones eludir la deteccin del radar gracias a diseos aerodinmicos ms suaves, que disminuyen el eco de radar, y recubrimientos especiales que absorben parte de la radiacin electromagntica, lo que ha llevado a la fabricacin de los llamados aviones invisibles, aunque esta tecnologa presenta todava grandes problemas.

3.3.- Aceleradores de partculas.

Un acelerador de partculas es un instrumento en el cual electrones o bien protones son acelerados por campos electromagnticos. Los mtodos y las estructuras utilizadas son similares a los utilizados en los generadores de microondas y amplificadores. En ambas situaciones, la transferencia de energa tiene lugar entre partculas cargadas y una seal electromagntica. En un tubo de amplificacin, la seal de microondas es amplificada y los electrones se desaceleran. En un acelerador, al contrario, la energa de las microondas acelera las partculas. Las velocidades que se alcanzan en estos aceleradores son muy importantes, ya que se alcanzan velocidades para estas partculas prximas a las de la luz.

-Aceleradores lineales:

La estructura de un acelerador lineal es bsicamente la misma que la que se utiliza en los tubos para amplificar seales de microondas. Las partculas circulan a lo largo de una estructura junto con una onda, generalmente en una lnea de transmisin de forma peridica formada por una sucesin de cavidades resonantes. La mxima energa se alcanza cuando la velocidad de la partcula y la de la onda se vuelven idnticas, esto es lo que se llama sincronismo. La velocidad de la partcula variar alo largo de la estructura, por lo que las dimensiones deben ser previamente diseadas.

-Aceleradores circulares: Ciclotrn, Sincrotrn.

En un ciclotrn, la seal de microondas, a la frecuencia del ciclotrn, acelera las partculas, las cuales siguen trayectorias con forma de espiral cuando se cumplen ciertas condiciones de fase. Cuando la velocidad de las partculas es cercana a la de la luz las masas de las partculas se ven afectadas por los efectos relativistas , es en ese momento cuando la frecuencia del ciclotrn decrece. Esta propiedad se tiene en cuenta en el sincro-ciclotrn, el cual opera con pulsos de partculas a frecuencias variables. En el sincrotrn, las partculas siguen una trayectoria con forma de anillo, y el campo magntico vara con el tiempo para mantener as la estabilidad.

Los usos mas conocidos de los aceleradores son los que se refieren a la investigacin en fsica. Las grandes energas alcanzadas han permitido grandes avances en la investigacin en fsica de partculas. Sin embargo estas altas energas pueden ser de utilidad a muchos otros sectores como el de la medicina o la qumica.

Las altas energas de los rayos X, producidos por la desaceleracin d electrones previamente acelerados en gran medida por aceleradores de electrones tienen utilidad en distintos campos como pueden ser la esterilizacin de productor en la industria farmacutica o alimenticia, la polimerizacin de plsticos o la inspeccin de ciertas estructuras como pueden ser las de los reactores en una planta nuclear.

4. Radiofrecuencia: Aplicaciones.

En este apartado nos centraremos en las aplicaciones del rango de radiofrecuencias cuyas frecuencias varan ms o menos entre 300 kHz y 300 MHz. Sin duda la aplicacin estrella en el rango de radiofrecuencias LF es la radio, ya que sus aplicaciones se extienden a campos muy distintos.

Radio.-Uno de sus primeros usos fue en el mbito naval, para el envo de mensajes en cdigo morse entre los buques y tierra o entre buques. Actualmente, la radio toma muchas otras formas, incluyendo redes inalmbricas, comunicaciones mviles de todo tipo, as como la radiodifusin.

Antes de la llegada de la televisin la radiodifusin comercial inclua no solo noticias y msica, sino dramas, comedias, shows de variedades, concursos y muchas otras formas de entretenimiento, siendo la radio el nico medio de representacin dramtica que solamente utilizaba el sonido.

Aplicaciones:

- La forma ms antigua de radiodifusin de audio fue la radiotelegrafa marina, ya no utilizada. Una onda contina (CW), era conmutada on-off por un manipulador para crear cdigo morse que se oa en el receptor como un tono intermitente.

- Msica y voz mediante radio en modulacin de amplitud (AM). La regin denominada AM comprende el intervalo de 530 kHz a 1600 kHz, y la regin denominada FM de 88 MHz a 108 MHz.

-Transmisiones de voz para marina y aviacin utilizando amplitud de modulacin en la banda de VHF.

- Servicios de voz utilizando FM de banda estrecha en frecuencias especiales para polica, bomberos y otros organismos estatales.

- Servicios civiles y militares en alta frecuencia (HF) en la banda de onda corta, para comunicacin con barcos en alta mar y con poblaciones instalaciones aisladas.

- Sistemas telefnicos celulares digitales para uso cerrado (polica, defensa, ambulancias, etc). Distinto de los servicios pblicos de telefona mvil.

-Otras aplicaciones. Otras aplicaciones de las bajas frecuencias son: televisin domstica, regulacin de trfico areo con radio balizas, radiotelegrafa (1.605-1.625 kHz), comunicaciones entre barcos y estaciones costeras, mensajes de socorro martimo ( banda de frecuencia nica 2.173,5-2.190,5 kHZ) , tecnologa de identificacin por radio frecuencia (RF/ID) que permite identificar por radio frecuencia el cdigo de un producto. El funcionamiento de los dispositivos de RF/ID se realiza a frecuencias a baja potencia, entre los 50 KHz y 2.5 GHz. Las unidades que funcionan a bajas frecuencias (50 KHz-14 MHz).

Bibliografa y direcciones web.

1.- Jaques Thury. Microwaves: Industrial, Scientific, and Medical Applications. ARTECH HOUSE, INC.

2.- CNS (Consejo de Seguridad Nacional). Radiaciones ionizantes y no ionizantes. CNS Barcelona.

3.- Bach L, Cuesta J, Carles N. Aplicaciones industriales del lser. Boixareu Editores.

4.- IEEE Transactions Microwave Theory and Techniques 50TH Anniversary Issue. Vol.50, number 3, march 2002.

5.- Diversos artculos de IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, Antennas and Wireless Propagation, and Microwave, 2001-02-03-04-056.- Tcnicas de Teledeteccin Inteligente de Vertidos de Hidrocarburos en Medio Marino , proyecto elaborado por la Universidad de Santiago de Compostela, Universidad de la Corua, Universidad Federico II ( Npoles, Italia ), Consejo Superior Investigaciones Cientficas y Universidad Politcnica de Madridi, subvencionado por la Fundacin Arao, 2004-05

Direcciones Web

http://www.cober.com/http://www.gceurope.com/

http://www.industrialmicrowave.com/

II.- APLICACIONES DE RF/MICROONDAS EN MEDICINA

En este apartado se describen algunas de las clsicas y nuevas aplicaciones en medicina tanto de las ondas de radiofrecuencia (RF) como de las microondas.

Durante mucho tiempo, la hipertermia (PE) y la radiometra reclamaron la mayor atencin en lo que se refiere a la investigacin de efectos biolgicos y aplicaciones con microondas. Posteriormente otros temas de investigacin fueron apareciendo como la potencia absorbida en humanos y la interaccin con el sistema nervioso,... entre otras.

1. Efectos biolgicos, pp. 26-27 .

A) Absorcin en el cuerpo humano.

El efecto que un campo electromagntico tiene sobre un tejido (piel, msculo, nervio...) viene medido por una magnitud llamada SAR, o tasa de absorcin especfica. Se define como la potencia que es absorbida sobre una unidad de masa de tejido.

Los tejidos humanos, al igual que en los animales, difieren en su permitividad y adems es fuertemente dependiente de la frecuencia. Por otro lado, uno de los constituyentes bsicos de los tejidos no deja de ser el agua que puede contribuir con el 40 al 80% del volumen total.

Los tejidos cancerosos, excepto en su estado necrtico, experimentan un mayor contenido en agua, lo que da lugar a un incremento en la permitividad de los tumores si se compara con el valor en un tejido sano. As en los tejidos con cncer de pecho, la constante dielctrica y el factor de prdidas tiene un valor de entre 4 y 10 veces mayor que si el tejido estuviese sano.

Dependiendo de la tasa de absorcin se pueden observar uno u otros efectos:

Si el valor de SAR es de un watio (w) por cada kilogramo(kg), esto puede dar lugar a un incremento en la temperatura del cuerpo humano de 1C. En cambio, si dicho valor se incrementa hasta alcanzar los 15 w/kg, pueden llegar a aparecer malformaciones asociadas con incrementos de temperatura mayores que 5 C. Un ejemplo podra ser la aparicin de problemas oculares como las cataratas.

La hipertermia, que ya ha sido mencionada, es una tcnica usada en los tratamientos mdicos contra el cncer y otras terapias mdicas. Consiste en aplicar energa calorfica a los tumores consiguiendo unas temperaturas teraputicas, del orden de 43 a 45 C, pero sin sobrecalentar los alrededores del tejido normal, que interesa no daar. La clave de este proceso est en calentar, medir la temperatura y controlar el sistema. Esta metodologa ha llevado al desarrollo de exposiciones recomendadas estndar.

Aunque la tasa de absorcin especfica, SAR, no se puede medir en el interior del cuerpo humano, s hay una necesidad de una evaluacin fiable de riesgos a los que est expuesto el tejido. Adems la investigacin de las exposiciones es difcil, entre otras razones debido a la geometra compleja y a la heterogeneidad de los tejidos.

En lo que se refiere a las comunicaciones mviles, decir que aunque los efectos biolgicos estn bien documentados con datos experimentales, la falta de datos cientficos fiables en otros efectos ha impedido su inclusin como estndar. No ocurre lo mismo con las radiofrecuencias y las microondas que gozan de estndares seguros desde hace bastante tiempo, debido a los trabajos realizados por O.P. Gandhi entre 1975 y 1982. Por ltimo decir que en este rango de frecuencias no slo se han realizado aplicaciones mdicas de terapia, sino tambin de diagnstico ( por ejemplo, en la oseo-integracin de los implantes ).

B) Interaccin con el sistema nervioso.

El efecto de las microondas sobre el sistema nervioso ha sido un tema de controversia, motivado por la falta de una unificada y fiable metodologa en las investigaciones. En 1996 un interesante trabajo pona de manifiesto la existencia de una variedad de esquemas de exposicin, as se pueden nombrar algunos tipos de las ondas a utilizar. Se tiene as la CW (onda continua), AM (amplitud modulada), PW (onda pulsada) y el PMW (onda modulada pulsada).

Si estas ondas son lo suficientemente intensas pueden alterar la actividad y funcin del sistema nervioso central. Esta influencia produce concentracin de neurotransmisores en varias regiones del cerebro. Un trabajo realizado por J. Teng y colaboradores, pone de manifiesto este hecho, al comprobar que excitando los puntos de acupuntura con frecuencias localizadas entre los 0.2-3 GHz se pueden producir efectos analgsicos.

Muchas de las preguntas que pueden ser formuladas aqu, en lo que respecta a la influencia de las microondas sobre el sistema nervioso, an no se pueden contestar ya que hay una falta de resultados cuantitativos.

C) Exposiciones de bajo nivel.Estudios llevados a cabo con ratas ponen de manifiesto que cuando stas son expuestas a ondas pulsadas, PW, las microondas se comportan como un estresor. Pero Qu pasara si el animal en cuestin estuviera bajo los efectos de una droga mientras se le aplican microondas? Este estudio fue llevado a cabo por unos investigadores. Y encontraron que cada regin del cerebro responde de distinta forma a dicha exposicin dependiendo de los parmetros electromagnticos de la misma. As diferentes regiones del cerebro tienen diferentes sensibilidades ( por ejemplo,Effects of 900 MHZ).

Como ltima conclusin se puede decir que las consecuencias biolgicas de repetidas exposiciones dependen de cmo y en donde se realicen dichas exposiciones.

D) Estudios epidemiolgicos.No hay estudios donde claramente se indique la aparicin de cncer debido a la exposicin a RF/Microondas. La dosimetra es tediosa y las preguntas que alguien se puede formular no son en absoluto fciles de responder. Una de ellas podra ser cmo se podra realizar la medida de la exposicin en un humano y cmo tener en cuenta las exposiciones a las que estuvo expuesto en el pasado? Aunque la mayora de los estudios no han demostrado la genotoxicidad de la exposicin a RF/Microondas, s hay algunos trabajos donde se indica un aumento en la alteracin del ADN en el cerebro de ratas y ratones.

E) Peligros.Las corrientes estndar se basan slo en argumentos trmicos, que proporcionan proteccin contra efectos de salud adversos conocidos.

Se debe prestar mayor atencin a la cuestin de si la proteccin es efectiva.

2. Aplicaciones de diagnstico, pp. 28-29.

A) Motivacin, objetivos y limitaciones.Durante mucho tiempo la deteccin de un tejido canceroso a travs de una imagen de microondas ha sido de gran inters para la comunidad cientfica. Lo malo es que aun no han sido satisfechos los cambios planteados por la anatoma humana y la fsica de las interacciones electromagnticas. Pero con la mejora en la potencia de los ordenadores y de los mtodos numricos se ha conseguido que alguna aplicacin parezca factible.

Como ya se ha comentado anteriormente, las microondas pueden ser muy tiles en el diagnstico de tumores, y su naturaleza inocua cuando los niveles de energa son bajos an las hace ms atractivas. Se habla de bajos niveles de energa si comparamos su valor con el necesario para utilizar otras tcnicas de diagnstico: TAC (tomografa asistida por ordenador) y MRI (imagen por resonancia magntica).

Poder distinguir entre un tejido sano y uno enfermo o canceroso mediante la diferencia en sus permitividades , y adems su localizacin es uno de los objetivos de las aplicaciones de diagnstico por microondas. Esta tcnica de diagnstico ha sido desarrollada y es competitiva con otras ya citadas como el TAC, MRI o la mamografa.

En la obtencin de las imgenes por microondas clsicas aparece el fenmeno de la dispersin inversa y ocurre cuando los objetos iluminados por varios transmisores dispersan los campos, que deben ser medidos, en numerosas direcciones. El propio objeto puede tener una forma no muy regular y unos perfiles o dimensiones comparadas con la longitud de onda de las microondas a utilizar, esto da lugar a la aparicin de mltiples dispersiones. Aqu se observa la conexin de no linealidad existente entre los campos dispersados y la funcin objetivo, esto es la imagen del cuerpo de inters. La elevada resolucin necesaria para la deteccin de tumores se ve perjudicada porque es necesario utilizar frecuencias ms altas que podan ser atenuadas en los propios tejidos.

Inicialmente las imgenes eran obtenidas con un algoritmo que supona una idea un tanto errnea, esto es, realizaba los clculos de forma que consideraba la propagacin de las ondas de una forma rectilnea en vez de considerar su naturaleza difractiva y la mltiple dispersin. Como consecuencia los resultados no eran muy satisfactorios.

Respecto a los sistemas activos de microondas para la deteccin de tumores de pecho, la radiometra por microondas ha sido utilizada ( mejor, ensayada). El ensayo se basa en la medida del incremento de temperatura que sufren los tejidos enfermos si la comparamos con los sanos. Aunque esta tcnica permite llevar a la superficie una intensidad ms elevada desde regiones ms profundas si la comparamos con el efecto de utilizar luz infrarroja, su xito, por el momento, es limitado ( se necesitan, quizs, nuevas tcnicas).

B) Tomografa de microondas.El objeto a ser estudiado est introducido en agua o una solucin salina dbil, posteriormente una serie de elementos radiantes localizados en una superficie plana o cilndrica lo iluminan. Las ondas que logran atravesar dicho cuerpo son captadas por otros elementos radiantes que permiten finalmente la reconstruccin de la funcin objetivo, que en este caso bien podra ser la distribucin de la constante dielctrica y/o la conductividad.

En lo que se refiere a mtodos numricos, un grupo francs en colaboracin con uno espaol ( J.M. Rius, J.C. Bolomey, et alt. ) los aplic para resolver el problema directo. Tambin usaron optimizacin no lineal para resolver el problema inverso. Los algoritmos investigados son: SDT (Tomografa de difraccin espectral) y NT (Tcnica de Newton-Kantorovich).

El primero de ellos proporciona informacin cualitativa sobre la funcin objeto, mientras que el NT ofrece mucha ms informacin para la reconstruccin de dicha funcin. La permitividad se obtiene de la diferencia entre los campos dispersados medidos y los computados.

C) Deteccin de tumor de pecho.

Imgenes bidimensionales se obtienen por un solo conjunto de elementos radiantes que tienen funciones de emisores y de receptores, mostrando diferencias espaciales en la constante dielctrica y en la conductividad.

En 1998, Hagness y colaboradores fueron los pioneros en utilizar un sistema con-focal de microondas pulsado para la deteccin de tumores de pecho. Como curiosidad decir que esta fue la primera aplicacin mdica que se hizo de este sistema ya que anteriormente era usado en aplicaciones militares de radar. Este mtodo no proporciona perfiles de permitividad pero s identifica regiones en donde la dispersin se ve incrementada debido a la pequea regin de diferente permitividad. El pecho es iluminado con un pulso de banda ultra ancha, y la misma antena recoge las ondas dispersadas. Este proceso se repite para mltiples posiciones de la antena en cada una de las cuales el tiempo de retraso se computa.

3. RF/Microondas en medicina teraputica, pp.29-30.

El uso de RF ((100 KHz - ( varios MHz) y microondas ((cientos de MHz 10 GHz) en medicina teraputica se ha incrementado drsticamente en los ltimos aos. Son varias las aplicaciones localizadas en esta regin de la banda espectral, as se pueden nombrar algunas de ellas:

Tratamientos de RF para supra-ventricular arrhythmia

La aparicin de las arritmias radica en el anormal comportamiento de la actividad elctrica en el corazn. Una vez que la fuente del problema ha sido identificada, la cura se logra con la destruccin del tejido anormal. Esta ablacin convierte al tejido enfermo en inactivo y se puede conseguir con corriente continua, RF o microondas.

Tratamientos de RF/microondas para la hiperplastia de prstata benigna (BPH)

El BPH consiste en el incremento de la longitud de la prstata que lleva a la compresin de la uretra causando una obstruccin urinaria. La forma que hay de resolver este problema con microondas consiste en el empleo de catter con forma de globo balloon catheters. Las microondas viajan a travs de la prstata para alcanzar la superficie externa de ella extendindose radialmente. Con estos instrumentos se consiguen elevadas temperaturas teraputicas por todas las partes de la glndula, prstata, sin causar quemaduras en los tejidos.

RF en el tratamiendo de Obstructive sleep apnea (OSA)

La OSA es un desorden que hay en las vas respiratorias y que llegan a ser intermitentemente bloqueadas durante el sueo, interrumpiendo la respiracin normal. Se ha desarrollado un sistema de RF que usa electrodos de aguja para crear regiones donde el volumen del tejido y la obstruccin de las vas respiratorias se reducen.

Pasaremos a continuacin a describir algunas aplicaciones ms concretas, en base a lo comentado anteriormente.

La aplicacin de calor es un procedimiento teraputico utilizado usualmente en medicina. Un aumento local de la temperatura de un tejido produce una dilatacin de los vasos sanguneos alrededor del tejido y un aumento del riego sanguneo, con lo cual el tejido recibe ms nutrientes y anticuerpos, el proceso de curacin se acelera, y adems, el dolor se reduce. Mientras que los mtodos clsicos de aplicacin de calor en medicina (baos calientes, baos de parafina e infrarrojo) slo actan en superficie, para tratamientos trmicos en profundidad se aplican microondas a frecuencias de 2.45 GHz (hipertermia).

Los aplicadores (antenas) se colocan a varios centmetros de la superficie corporal durante un tiempo entre 15 y 30 minutos, y se manejan niveles de radiacin entre 100 mW /cm2 y varios W /cm2.

La aplicacin de microondas se utiliza en el tratamiento de enfermedades relacionadas con problemas de las articulaciones (artrosis, artritis, reuma), en medicina interna (bronquitis, asma, infartos), en dermatologa, en otorrinolaringologa, en oftalmologa y mas recientemente, en tratamientos para tratar tumores cancergenos.

Diatermia

Se conoce por diatermia al mtodo fisioteraputico de produccin de calor en los tejidos por la resistencia que stos ofrecen al paso de una corriente elctrica de alta frecuencia. La diatermia, aplicada mediante cualquiera de las tcnicas existentes, permite inducir calor a los tejidos biolgicos mediante la penetracin de diversas formas de energa, entre las cuales podemos citar la energa aportada por ondas electromagnticas.

Con la diatermia, y en concreto con la diatermia electromagntica, se consigue un calentamiento en profundidad mediante oscilaciones de alta frecuencia que, en la zona de aplicacin, se transforman en energa calorfica sin provocar estmulos elctricos en los nervios o en los msculos.

Con un tratamiento diatrmico no es necesario poner al paciente en contacto con los electrodos de un dispositivo, sino tan slo colocarlo de forma que sobre l incidan las ondas emitidas por los electrodos y que se originan por el mismo. De esta manera, las ondas electromagnticas penetran en el cuerpo del paciente generando calor.

Determinando de forma precisa la frecuencia de trabajo se puede llegar a modelar la profundidad de penetracin de la radiacin electromagntica y actuar sobre diferentes elementos constitutivos de los tejidos biolgicos humanos.

En cualquier caso, se trata de radiaciones no ionizantes que no producen cambios en la estructura molecular de las sustancias, siendo su contenido en agua el responsable de la transformacin en calor de la energa de alta frecuencia aplicada.

TRATAMENTOS QUE SUELEN REALIZARSE CON DIATERMIAAcn Roscea, Dermatosis por efectos mecnicos e trmicos, Superficies Cruentas, Neurologa Postherptica, Eccemas, Dermatitis escamosa, Piodermitis, acn conglobata, Psoriasis, Prurito, Ulcera, Cicatrices e Queloides, Trastornos Queratinizacin,Drenaje Safenas (Tratamiento celulitis ), Rinoplastias, Estras, Celulite, Cefaleas, Neuralgia, Citica, Neuralgia Intercostal, Neuralgia Cervico Braquial, Sinusite, Neuralgia del Trignimo, Rinite, Plipos, Varices, Hemorroides, Prostatitis crnica, Tendinitis Supraespinosa do ombro, Linfedema Bronquial, Calambre de Pantorrillas, Isquemia espasmdica ( enfermedad Raynaud), Articulacin Sacroiliaca, Artrite, Artrosis Temporomandibular, Fibromatosis, Aquileitis, Fascia Plantar, Bursitis Aquilea, Seno do Tarso, Canal do Tarso e Tendosinovitis, Bursitisdo cbado, Artritis do cbado, Artrosis do cbado, Artritis da man, Artrosis da man, Bursitis da man, Fibrositis, Inflamacin non infecciosa lumbo-sacra, Congelado, Neuralgia Intercostal, Inflamacin cervical non infecciosa, Fibrositis, Artrosis de nocello aguda, Tendinitis e Esguinces,Artrosis de rodilla crnica, Condromalacia rotuliana, Artritis non infecciosas, Trocantrea, Periatritis de cadeira, Coxartritis, Coxitis Reumticas, Artrosis de cadeira, Tendinitis de cadeira, Fibrosis Cervical, Fibrosis Dorsal, Proces. infradorsales no infecciosos, Lumbalgias Traumticas, Lesiones de ligamentos de nocello, Lesins de menisco, Luxacins de rodilla, esiones ligamentosas de nocello e p, Esguince de tobillo, Luxacin de codo, Lesiones tendinosas de cbado, Luxaciones de mano, Parlisis Facial.

Como se ve no se usa para enfermedades propiamente dichas, sino ms bien para lesiones de los ligamentos. Por eso su uso est muy extendido en el mundo del deporte, sobretodo para reducir en lo posible el tiempo de recuperacin de los deportistas. Es preferible su uso frente a las infiltraciones ya que la Diatermia es un mtodo no invasino ( incruento) y sin efectos secundarios. Hipertermia Electromagntica

Los tejidos cancerosos, excepto en su estado necrtico, tienen un alto contenido de agua. Lo que da lugar a un incremento de la permitividad de los tumores.

Elevacin de Temperatura : Disminuir el volumen tumoral y reducir la dosis de narcticos utilizados en la fase paliativa del cncer. (Temperaturas del orden de 43 a 45)

Se utiliza como un agente sensibilizador de las radiaciones ionizantes o quimioterapia.

La clave de este proceso est en calentar, medir la temperatura y controlar el sistemaEl tiempo de calentamiento debe ser entre 15 y 30 minutos. Esto ha conducido a establecer exposiciones recomendadas o estndar. SAR ( TAE ) : Potencia que es absorbida sobre una unidad de masa de tejido

No se puede medir en el interiornecesidad de evaluar los riesgos a los que est expuesto el tejido.

SAR = E 2 / ( W/Kg ) ( la densidad msica del tejido, conductividad y E el campo elctrico en el interior control interno de los campos ?) Experimentacin (Fantomas, animales : ratas, conejos, etcriesgos extrapolacin) y simulacin numrica

Aplicadores :

1. Aperturas radiantes guias de ondas abiertas alta permitividad, circula el aire y enfria la piel.

2. Controladores de fase por ordenador proporcionan gran calor en puntos precisos y profundos

Dipolos y ranuras tratamiento in situ. Puede estar implantado para sesiones peridicas

Inconvenientes de los aplicadores con sensores de temperatura metlicos, termistores, termopares, y otros sensores convencionales :

Calentamiento del sensor por corrientes inducidas

Perturbacin del campo electromagntico

Interferencia electromagntica

Hoy da se estn investigando sensores de temperatura basados en fibra ptica que se recubre de un material

(aceites ..? ) cuyo ndice de refraccin vare con la temperatura. Las pruebas se estn realizando en sustitutos de tejidos (fantomas).Resonancia Magntica

Es una tcnica espectroscpica que proporciona informacin estructural y estereoqumica en un tiempo reducido. No es una tcnica destructiva y encuentra aplicaciones en casi todas las reas de la qumica y en algunas de la biologa. MRI ( imagen por resonancia magntica ) : Exploracin radiolgica que nace a principios de los 80 que permite obtener imgenes del organismo de forma incruenta ( no invasiva) sin emitir radiacin ionizante y en cualquier plano del espacio ( el estadounidense Lauterbur y el britnico Mansfield, premio nobel de medicina 2003, introdujeron innovaciones al descubrimiento de Bloch y Mills Purcell, premio nobel de fsica 1952).

Combinacin de la informtica y el tratamiento avanzado de imgenes en medicina.

Anualmente se realizan ms de 60 millones de diagnsticos y hay ms de 30.000 cmaras de MRI.

Un campo magntico de 1.5 Tesla alinea los tomos de hidrgeno de los tejidos corporalescuando se interrumpe el pulso magntico vuelven a su posicin inicial de relajacin emitiendo seales de radio captadas por receptores (antenas) y analizadas por un ordenador ( procesado digital de la informacin )obteniendo, en poco tiempo, una imagen tridimensional (rebanadas en tres planos axial,coronal y sagital sin que el paciente cambie de posicin).

Cada tejido produce una seal diferente. (la exploracin dura 20 45 minutos y el paciente debe estar completamente quieto).

Es muy segura ( radiacin no ionizante ), sin embargo, puede producir claustrofobia ( tubo cerradoruido de los pulsos magnticos..) y es relativamente cara respecto a otras tcnicas de radiodiagnstico.

Investigacin en tcnicas de reconstruccin con menos datosmenos tiempo de los pacientes

Consideraciones Generales Como consecuencia de la absorcin de energa se produce una atenuacin de la onda a medida que avanza por el medio material.

Se denomina profundidad de penetracin ( ) a la distancia en que las amplitudes de los campos se reducen un 36 % ( la densidad de potencia un 13,5% ) respecto a los valores superficiales.

La absorcin de la energa electromagntica por los tejidos produce un incremento de temperatura.

El hombre y los animales son sensibles a los efectos trmicos ( los ojos bajo riego sanguneo inhibicin de mitosis y diferenciacin celular cataratas; dao en las clulas germinales testculos que estn a 4 por debajo de la temperatura corporal; quemaduras internas necrosis; hipertermia maligna, etc. ).

Son necesarios lmites de exposicin (ver tablas ).

*NTP 234: Redactor Josep Mestre Rovira (Centro Nacional de Condiciones de Trabajo)

Espectro Electromagntico y Aplicaciones:

Anexo : Algunos novedosos dispositivos (proyectos):Osstell mentor : Sistema porttil para medir la estabilidad de los implantes (coeficiente de estabilidad, ISQoseointegracin-diagnstico).

Tcnica no invasiva.

Se activa mediante un pulso magntico generado por la sonda de medicin.

Sistema resonante: Varilla magntica ( Smartpeg ) colocada en el implanteen diversas sesiones (entre dos y tres meses), memorizando los datos, se observan las variaciones del ISQ

Microondas para las caries:

La aplicacin de microondas en los dientes para evitar las caries es una de las novedades cientficas que se present en la VII Conferencia Internacional de Calentamiento por Microondas y Alta Frecuencia celebrada en Valencia 2004.

El catedrtico de la Universidad japonesa de Kokushikan Yoshio Nijawa ha presentado en la reunin, que por primera vez se celebr en Espaa, una ponencia acerca de la aplicacin de microondas para la esterilizacin de caries dentales.

Segn Nikawa, cuyo grupo de investigacin, integrado tambin por odontlogos de la Universidad de Osaka, se trata de aplicar microondas en el diente afectado para elevar la temperatura en las caries que de esta forma, los microorganismos y bacterias que la provocan, sensibles a la variacin de temperatura, mueran, sin que se tenga que extirpar el diente.

Este mtodo, que en Japn se aplica de forma experimental en pacientes voluntarios, tiene numerosas ventajas. No slo no hay que eliminar o daar el diente afectado como el caso del tratamiento convencional, sino que el diente se autoregenera tras un tratamiento de tan slo cinco minutos.Agricultura al calor de las microondas

El Grupo de Calentamiento de Microondas de la Universidad Politcnica de Valencia (UPV) investiga un mtodo para esterilizar suelos agrcolas. Una utilidad que, previsiblemente, permitir eliminar malas hierbas, semillas enterradas y organismos indeseables provocadores de plagas sin tener que emplear el bromuro de metilo, peligroso producto qumico que quedar erradicado a nivel mundial en el 2005 por resultar destructor de la capa de ozono ( est por ver si se hace caso a la recomendacin).

En colaboracin con ingenieros agrcolas, los expertos aplican estas ondas letales para plantas, nematodos y semillas de varias especies en el suelo mediante nuevos prototipos (que en forma de grandes aspiradores sern transportados por tractores agrcolas). Para su uso, es necesario que el suelo est lo ms seco posible. Sin embargo, los expertos creen que el tratamiento, al contrario que el venenoso bromuro de metilo, ser ms eficaz, uniforme, inocuo y respetuoso con el medio ambiente.

Para aquellos a los que les suene a ciencia ficcin, Elas de los Reyes, catedrtico y director de la Escuela de Ingenieros de Telecomunicacin de la UPV, recalca que el nico efecto de tan enigmticas ondas es el calor, y por lo tanto son tiles para desinfectar multitud de cosas. "Las microondas no hacen otra cosa", insiste; "transmiten calor". Y con gran eficacia. Deteccin de Tumores Deteccin mediante microondas de objetos y defectos ocultos (Grupo de Npoles) y tumores de mama (Grupo de Granada)reproducin celular (crecimiento de tejidosno implantes de piel de un sitio a otro).

Diseo de antenas inteligentes para detectar tumores ms pequeos de los que actualmente se detectan mediante rayos X, y de forma menos perjudicial para la salud (G. Granada).

Tcnicas de teledeteccin inteligente de vertidos de hidrocarburos en medio marino ( USC, U C, U FEDERICO II, CSIC, UPM ).

Bibliografa:1. Zauner A. Introduccin a la transferencia elctrica capacitiva. Barcelona: Jims; 1993; 143. 2. Calbet J. Tratado de la transferencia elctrica capacitiva. Barcelona: Doyma; 1992.

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6. Jacques thuery, Microwaves: industrial, scientific and medical.1992 Artech house

7. Resonance Frequency Measurement of Implant Stability jn vivo with a Sandblasted and Acid-Etched Surface, Journal of Oral & Maxilofacial Implants, 2003, vol.18, 641-651, Barewal R.M., Oates T., Meredith N., Cochran D.L..

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Santiago de Compostela, marzo 2008

Imagen 4.- Microondas domstico

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