Curso de Salud Geoambiental 1 Medición y protección frente a campos HF

CURSO DE SALUD GEOAMBIENTAL

Módulo 2. Campos de alta frecuencia: telecomunicaciones

Unidad 3. Medición y protección frente a campos HF

En esta unidad…

1. Electromagnetismo de altas frecuencias 2. Medición de campos HF 3. Protección frente a campos HF

Introducción

Cuando se plantea el problema de cuantificar cómo de intensa es una radiación electromagnética surgen algunas cuestiones como: ¿qué instrumento utilizo?, ¿cómo tomo los datos?, ¿por dónde empiezo?, ¿el número que aparece en la pantalla indica mucha o poca radiación?, ¿puedo reducir la cantidad de radiación que entra en una vivienda?. En esta unidad que cierra el segundo módulo del Curso de Salud Geoambiental abordaremos las técnicas de medición y las formas de apantallamientos, indicando las etapas de que consta una medición y los detalles a los que debemos prestar especial atención. El texto que tenéis a continuación se apoya en los vídeos tutoriales que acompañan a esta unidad, por lo que deberéis recurrir a ellos para una mejor comprensión del proceso.

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1. ELECTROMAGNETISMO DE ALTAS FRECUENCIAS (HF) Recordemos algunos aspectos relevantes del electromagnetismo relacionado con las tecnologías

inalámbricas.

Las radiaciones no ionizantes abarcan aquellas frecuencias que, debido a su baja energía, no son capaces de

arrancar electrones de la materia, ionizándola. Entre las radiaciones no ionizantes encontramos las

radiaciones de frecuencias comprendidas entre los 0 Hz y los 300 GHz:

Cuando hablamos de tecnologías móviles e inalámbricas nos movemos habitualmente en estos rangos:

De 300 Hz a 300 MHz. Radiodifusión AM y FM, estaciones de TV, comunicaciones marinas y

aeronáuticas.

De 300 MHz a 300 GHz (microondas). Bandas UHF, SHF y EHF de telefonía móvil, wifi,

comunicaciones por satélite, radares…

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La frecuencia (f, medida en hercios) y la longitud de onda (λ, medida en metros) son dos características de

las ondas que indican cuántos ciclos se completan en un segundo y qué longitud abarca un ciclo completo,

respectivamente. Su relación viene dada por la expresión

λ · f = c, donde c es la velocidad de la luz en el vacío (3·108 m/s).

Una onda electromagnética está formada por los campos eléctrico y

magnético orientados perpendicularmente entre sí y con la dirección de

propagación. La velocidad de la onda electromagnética es la de la luz en

el vacío (c).

La propagación puede tener lugar en el vacío o en un medio material,

sufriendo diversos fenómenos según las características del medio que

ya se observaron en el módulo anterior:

Atenuación, según la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética.

Absorción, según la composición química del medio.

Reflexión y refracción, según los coeficientes de reflexión y refracción de los medios.

Difracción e interferencia, según los obstáculos que deben atravesar las ondas.

A la hora de localizar la fuente de emisión será necesario tener en cuenta estos fenómenos, al igual que cuando procedamos a realizar la medición y los apantallamientos.

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2. MEDICIÓN DE CAMPOS HF

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

En el mercado hay una variedad de equipos de medición para campos de alta frecuencia. La elección de uno

u otro debe hacerse en función de distintos parámetros:

Rango de frecuencias de interés. Si desconocemos qué estamos buscando tendremos serias

dificultades para encontrarlo. Debemos conocer previamente las fuentes que nos interesan y las

frecuencias a las que emiten y emplear un instrumento que abarque ese rango de frecuencias. En

caso contrario, nuestro instrumento será “ciego” a ese tipo de radiación y no detectará nada.

Precisión y exactitud necesarias del instrumento. No es lo mismo tener una idea de la magnitud de

una radiación que requerir una cantidad precisa y exacta para un informe técnico. Debe buscarse un

instrumento con unas prestaciones acorde con el uso que se le vaya a dar.

Tipo de antena (sonda) que nos interesa:

o Direccional (nos permite encontrar la dirección de la fuente de emisión en un solo eje del

espacio)

o Direccional triaxial (realiza la medición en tres ejes del espacio simultáneamente)

o Omnidireccional (detecta radiación procedente de todas las direcciones a la vez concentrada

en un punto del espacio)

UNIDADES DE MEDIDA DE CAMPOS HF

Los instrumentos que miden campo electromagnético de altas frecuencias habitualmente proporcionan una lectura

en microwatios/metro cuadrado (µW/m2) ya que miden directamente densidad de potencia, que se define como la

potencia radiada por unidad de superficie. Esta magnitud es el módulo del vector de Poynting, que está relacionado

con el producto de E y B y tiene la dirección y el sentido de la propagación de las ondas electromagnéticas.

Una unidad que también se utiliza frecuentemente es voltios/metro (V/m). La conversión entre ambas

unidades se obtiene mediante un pequeño cálculo, para lo que necesitamos saber que la potencia (P) es el

producto de intensidad de corriente (I) por voltaje (V). También usaremos la ley de Ohm: voltaje (V)=

intensidad de corriente (I) por resistencia (R):

Potencia P = I·V (unidades W = A·V) donde W: watios; A: amperios; V: voltios.

Ley de Ohm V = I·R (unidades V=A·Ω) donde V: voltios; A: amperios; Ω: ohmios.

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Teniendo en cuenta estas expresiones podemos hacer la conversión W/m2 V/m:

W/m2 = A·V/m2 = V2/(Ω·m2)

Introducimos la resistencia del aire libre: 377 Ω y obtenemos la relación que buscamos:

Y finalmente, despejando V/m tenemos:

√

También podemos usar las tablas disponibles en el mismo instrumento (normalmente en el reverso) o en

internet.

Además, existen múltiplos y submúltiplos muy comunes que conviene conocer, como los siguientes:

1 µW/m2 = 0,000001 W/m2 = 10-6 W/m2.

1 µW/cm2 = 0,01 W/m2 = 10-2 W/m2.

PROTOCOLOS DE MEDICIÓN

Veamos los pasos a seguir para realizar la medición, desde la elección del equipo teniendo en cuenta el

apartado anterior, hasta la obtención del resultado.

Métodos (consultar tutorial en vídeo)

Elección de equipos según frecuencias. 1.

Empleo de filtros por frecuencias. 2.

Equipo con sonda triaxial. 3.

Equipo con sonda direccional. 4.

Sensibilidad del equipo (unidades de medida). 5.

Medición RMS. 6.

Medición Peak. 7.

Medición Peak Hold. 8.

Discriminación de fuentes por sonidos. 9.

Discriminación de fuentes por filtro de frecuencias. 10.

Toma de datos obtenidos comprobando unidades de medida. 11.

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Pasos para la medición:

Prospección superficial del entorno, identificación de campos, sistema triaxial 1.

y sistema de un solo eje (frecuencias, sonidos, niveles de intensidad, …)

Identificadas las fuentes se realiza la medición específica de los campos 2.

detectados. Estas mediciones se realizaran en modo RMS y en modo Peak

Hold en cada punto para obtener dos lecturas adecuadas tanto a normativa

técnica vigente (RMS) como a recomendaciones científicas independientes

(Peak Hold).

Si la medición puede llegar a tener un carácter legal, cada medición puntual 3.

tendrá una duración mínima de 6 minutos.

Veamos un ejemplo práctico:

Midiendo una antena de telefonía móvil

Supongamos que deseamos medir la inmisión de radiación procedente de una antena de telefonía móvil.

Procederemos según los siguientes pasos:

Identificación visual de la fuente objeto de inspección. Buscaremos qué antenas del entorno están 1.

orientadas directamente en la dirección de la vivienda o cuáles pueden afectar de forma indirecta

por reflexión, refracción o difracción.

Identificación de otras fuentes de radiación similares en el interior de la vivienda. Puede ser 2.

recomendable desenchufar ciertos dispositivos como routers wifi, teléfonos DECT o móviles cuya

señal puede interferir con la que buscamos.

Aplicar los filtros necesarios para quedarnos únicamente con la frecuencia que nos interesa de entre 3.

todas las que procedan del interior y el exterior de la vivienda. La identificación acústica puede servir

en caso de que no se disponga de filtros o no se puedan desconectar otros dispositivos que

enmascaren la señal.

Observar en primer lugar las lecturas a través de las ventanas. Si los valores son muy bajos, podemos 4.

desechar la opción de que la radiación exterior suponga un problema para la salud.

En caso de que los valores sean elevados, deberemos proceder a realizar mediciones a través de los 5.

muros para determinar la magnitud del riesgo.

Anotar las lecturas en RMS y Peak Hold durante el periodo de tiempo necesario. 6.

Analizar los resultados. Debe considerarse de forma diferente los dormitorios, debido al mayor 7.

tiempo de permanencia en ellos y la mayor sensibilidad en horas nocturnas.

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VALORES OBTENIDOS

Una vez que hemos realizado la medición y hemos tomado nota de los datos observados en el instrumento

con sus correspondientes unidades, analizaremos los resultados comparándolos con lo que admite la

legislación y con las recomendaciones independientes. Ya hemos visto con anterioridad los niveles de

referencia de la Unión Europea y de España. Las recomendaciones que se debe contemplar son:

Valores indicativos para las zonas de alta permanencia SBM-2008 (Baubiologie)

Valores recomendables según convenciones de Salzburgo y Seletun

Según la referencia de Salzburgo, el valor máximo admisible para minimizar los riesgos para la salud sería de

1000 µW/m2 (0,1 µW/cm2).

En dormitorios y zonas de descanso se debe considerar, según el panel de Seletun, el valor de 100 µW/m2

(0,01 µW/cm2), ya que se observan efectos de alteración del sueño a partir de ese nivel.

RECAPITULANDO… Las tecnologías inalámbricas emplean campos electromagnéticos de distinta frecuencia. Al escoger el equipo de medición hay que tener claro qué se busca. Es más que recomendable conocer, aunque sea de forma aproximada, las frecuencias de distintos aparatos de telecomunicación. Debemos tener en cuenta los siguientes aspectos:

Los sistemas de comunicación inalámbricos usuales emplean frecuencias a partir de los 3 MHz, por

lo que los equipos para bajas frecuencias no detectarán esta radiación.

Los radares emplean frecuencias muy elevadas, por encima de los 5 GHz, fuera del rango de la

mayoría de los equipos para altas frecuencias.

Los fenómenos de ondas vistos anteriormente influyen notablemente en las mediciones, lo que

puede dificultar la búsqueda de la fuente si ésta se desconoce.

Lo que se mide en realidad no es campo eléctrico ni campo magnético, sino la densidad de potencia,

que será máxima en ciertas direcciones según el origen del campo y su polarización.

Es imprescindible tener claro qué unidades de medida emplea el aparato o si necesita algún tipo de calibrado inicial, lo que encontraremos en las instrucciones del fabricante. No son admisibles errores de varios órdenes de magnitud al tomar una medida, especialmente a la hora de determinar si se supera el umbral de riesgo.

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3. PROTECCIÓN FRENTE A CAMPOS HF

En primer lugar, debemos recordar que la intensidad del CEM disminuye con la distancia, por lo que la

primera defensa debe ser alejarse de la fuente o eliminarla. Si esto no es posible, buscamos las formas de

apantallarlo. Las formas de atenuar un campo electromagnético van en función del rango de frecuencias.

Para las medias/altas frecuencias hay unas técnicas básicas que dan muy buenos resultados. Se trata de:

Jaula de Faraday: un conductor que rodea por completo un 1.

espacio y que se descarga mediante una toma de tierra. El espacio

encerrado por el con ductor queda absolutamente libre de campo

eléctrico. La eficacia del apantallado dependerá del metal utilizado

y de la longitud de onda de la radiación. Si se utiliza un mallado, el

tamaño de los huecos debe ser inferior al menos a la mitad de la

longitud de la onda incidente.

Tejidos apantallantes: entre las fibras del tejido se incrustan 2.

filamentos conductores para que tenga el efecto similar a una jaula

de Faraday. Existen cortinas, doseles, alfombras, camisetas, etc. El

grado de atenuación depende de la longitud de la onda incidente y

del material, así como del tamaño del mallado. Cuanto mayor sea la

intensidad del campo incidente, mejor funcionará este método.

Pintura de grafito: se trata de una pintura conductora que contiene 3.

grafito dispersado en una disolución. Una vez pintada la superficie y

seca la pintura, las partículas de grafito quedan adheridas y forman

una lámina conductora que puede descargarse mediante una toma

de tierra correcta. A partir de 5 m2 de superficie se recomienda una

correcta conexión a toma de tierra para evitar descargas eléctricas

por efecto de acumulación de cargas inducidas por la acción del

campo electromagnético en el muro, que pueden llegar a ser muy

peligrosas.

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En resumen…

El campo electromagnético de alta frecuencia se cuantifica, en general, en W/m2 (múltiplos y submúltiplos de esta unidad) que indica la densidad de potencia recibida en un lugar del espacio.

La elección del instrumento adecuado dependerá del rango de frecuencias y la precisión y exactitud buscadas, así como del tipo de sonda que nos interese.

Para una correcta medición debe procederse primero a una prospección superficial identificando fuentes, seguida de una cuantificación en modos RMS y Peak Hold durante el tiempo necesario.

Estos campos pueden apantallarse en gran medida empleando telas o pinturas conductoras.

Recursos adicionales

Para aprender más sobre medición de campos electromagnéticos y técnicas de protección podéis visitar

estos enlaces:

Institut für Baubiologie: www.baubiologie.de

Instituto Español de Baubiologie: www.baubiologie.es

Web de Geosanix: www.geosanix.com

Blog “Vivo en un lugar sano”: www.vivoenunlugarsano.com

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Bibliografía

Bioinitiative Report: A rationale for biologically-based exposure standards for low-intensity

electromagnetic radiation. 2012. <www.bioinitiative.org>

Valores indicativos en Baubiologie para las zonas de descanso SBM 2008. Baubiologie MAES/ Institut

für Baubiologie + Ökologie IBN. 2008. <www.baubiologie.es/pdf/Estandard%20SBMvalores.pdf>

Fernando Pérez es Geobiólogo y Experto en Salud Geoambiental. Lleva casi 15

años analizando las ondas, los campos y las radiaciones del entorno con el fin de

evitar efectos nocivos para la salud.

Es Vicepresidente de la Fundación para la Salud Geoambiental y Director Técnico

de Geosanix, empresa dedicada a la medición de factores ambientales físicos y

químicos y a la aplicación de soluciones.