Download Presentacion_40.CREM - Departamento de Electricidad y

Dept.Teoría de la Señal y Comunicaciones e Ingeniería Telemática.
(UVA)
CARACTERIZACIÓN DE
RADIACIONES
ELECTROMAGNÉTICAS
Dr. Alonso Alonso Alonso
Dr Javier Aguiar Pérez
Contenidos de la Asignatura

Efectos biológicos de los campos electromagnéticos y mecanismos de
interacción.




Estándares de seguridad nacional e internacionales.



Revisión y base de los estándares
Redacción de informes sobre exposición radioeléctrica.
Predicción y medición de campos.




Efectos biológicos de las radiaciones no ionizantes.
Efectos biológicos de las radiaciones ionizantes.
Revisión crítica de trabajos sobre exposición radioeléctrica y efectos
biológicos.
Ambiente de exposición, modelos de propagación y predicción de
coberturas.
Instrumentación de medida.
Realización de medidas reales de exposición e informes técnicos.
Tecnologías Móviles y su planificación Radio
Resultados del aprendizaje
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Ser capaz de realizar tareas de investigación en el área de análisis y
caracterización en comunicaciones.
Ser capaz de buscar y utilizar bibliografía básica para análisis y caracterización
en comunicaciones.
Emplear correctamente instrumentos de medida para caracterizar sistemas
electrónicos y emisiones radioeléctricas.
Conocer los estándares de seguridad radioeléctrica y los efectos biológicos de las
radiaciones.
Valorar la importancia de la seguridad radioeléctrica y el control de la exposición.
Escribir artículos técnicos correctos, describiendo y argumentando los resultados
obtenidos.
Exponer eficazmente resultados de investigación.
Evaluar crítica y constructivamente los resultados de investigación, los artículos y
exposiciones de otros.
Sobre los efectos de
las radiaciones
Creencia inicial en el
electromagnetísmo como
medio de curación (Tesla,
d´Arsonval…)
Efectos sobre los sistemas biológicos considerados por la ICNIRP
•0 Hz - 1 Hz. Efectos de la intensidad de campo magnético B sobre el sistema
central y cardiovascular.
•1 Hz 10 MHz. Efectos de la densidad de corriente J sobre las funciones del
sistema nervioso.
•100 KHz 10 GHz. Efectos de calentamiento térmico o fatiga térmica de los
organismos. Se relacionan con la tasa de absorción específica SAR (Watios
absorbidos por Kg de tejido)
•10 GHz 300 GHz. Calentamiento superficial debido a la densidad de potencia
incidente S (Watt/m2)
ICNIRP = International Commission on non-Ionizing Radiation Protection
Y a título informativo, sobre la SAR:
Se define la Tasa de Absorción Específica (SAR) como la energía absorbida por unidad
de tiempo y masa en un tejido. Se mide en W/kg
La SAR depende:
•De la intensidad de la radiación recibida
•De las propiedades de absorción del tejido a la frecuencia de que se trate
La normativas Europeas sobre exposición a campos de bajas frecuencias y
radiofrecuencias se basan fundamentalmente en efectos térmicos
2
E
Potencia Absorbida (J/s)
SAR 
  ( S / m)
( w / kg)
3
masa
 (kg / m )
: densidad del tejido
: Conductividad específica del
tejido
Radiaciones No Ionizantes. Efecto biológico
  350nm
f8 1014
Sus efectos se basan en niveles rotacionales o vibracionales
•Inducción de corrientes
•Efectos térmicos
•Efectos fotoquímicos
Efectos biológicos parcialmente conocidos. Bajo estudio
Ejemplos de fenómenos fotoquímicos
•Fotosíntesis de hidratos de carbono en la clorofila
•Fotodisociación del Ozono
•Fotografía
•Visión del ojo
•Pigmentación de la piel
Efectos térmicos
•El desplazamiento de las partículas cargadas da lugar a dipolos, que junto con
las moléculas polares tienden a seguir las variaciones del CEM, produciendo
disipación.
•La potencia media (por unidad de volumen) de conversión térmica depende de
la conductividad del material, y éste a su vez varía.
•La densidad de potencia de la onda disminuye al penetrar en el tejido,
reduciéndose según un parámetro de profundidad de penetración.
•Tanto la conductividad, como la profundidad de penetración dependen de la
frecuencia y del material
Efectos no térmicos
•Se manifiestan por inducción de corrientes débiles, incapaces de producir
calentamiento de los tejidos.
•Fundamentalmente a bajas frecuencias.
•Existen hipótesis sobre la influencia de los campos magnéticos en el ritmo de
reacciones químicas celulares y sobre mecanismos de resonancia y amplificación en
las células, no validadas experimentalmente.
•La recomendación europea prevé una protección frente a campos estáticos y
cuasiestáticos (hasta 1Hz) basada en efectos sobre el sistema nervioso central y el
sistema cardiovascular del campo magnético y de la densidad de corriente.
Efectos no térmicos: algunos estudios
ELF: Extremely Low Frequency
RF: Radio Frequency
EMF: Electromagnetic Field
Sobre Radiaciones
ionizantes
Dosis Efectiva
Sobre Radiaciones ionizantes
Efectos Radiación Ionizante
Daño en el ADN. Mecanismos
Efectos Radiación Ionizante
Predicción y medición de campos
1. Fuentes de Radiación Electromagnética.
2. Normativa sobre Protección
Radioeléctrica en España.
3. Medidas Efectuadas en Entorno Urbano.
4. Conclusiones.
1. Fuentes de Radiación Electromagnética
 RADIACIÓN  RADIOACTIVIDAD
 RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS:
 Ionizantes
 No Ionizantes
 EFECTOS:
 Térmicos
 No Térmicos
Banda de
Frecuencias
0 - 30 KHz
30 - 300 KHz
Equipos y servicios
Pantallas TV / PC,
líneas eléctricas
Cocinas inducción,
dispositivos
antirrobo de
comercios, …
Radiodifusión en
onda larga
300 - 3000 KHz
Radiodifusión en onda media
3 - 30 MHz
Radiodifusión en onda corta;
Radioaficionados...
30 - 300 MHz
300 - 3000 MHz
3 - 300 GHz
Radio FM, Televisión (VHF), VOR …
Televisión (UHF), Telefonía Móvil, Horno
microondas, Inalámbricas...
Comunicaciones Satélite, Abrepuertas,
Enlaces Microondas, Radar...
2. Normativa sobre Protección Radioeléctrica en España.
 R.D. 1066/2001 de 28 de Septiembre, desarrollado por
Orden CTE/23/2002 de 11 de Enero.
Niveles de Medida. Restricciones Básicas y Niveles de Referencia:
Campo: (V/m), (A/m) o Densidad de Potencia (W/m2)
Recomendación ECC/REC/(02)04 “Measuring Non-Ionising
Electromagnetic Radiation (9kHz – 300GHz). (0ctubre 2003).
2. Normativa sobre Protección Radioeléctrica en España.
Tipo de Emisión Distancia Orientativa
para Cumplir Norma
(al centro de antena)
Límites en Telefonía Móvil:
GSM (900MHz): 41’25V/m
DCS(GPRS) (1800MHz): 58’3V/m
UMTS(2000MHz): 61V/m
Límites en Radiodifusión y TV:
AM (1MHz): 87V/m
FM (100MHz): 28V/m
TV (650MHz): 35V/m
Telefonía Móvil
Radiodifusión FM
TV – UHF
Radiodifusión AM
> 3m
> 30m
> 40m
> 50m
3. Medidas Efectuadas en Valladolid.
•Medidas en banda ancha.
•100kHz a 3GHz.
•Sondas isotrópicas de E.
•Muestran efecto global.
•Medidas en banda estrecha.
•20MHz a 3GHz + AM
•Con analizadores de espectro ⇒Contribuciones diferentes fuentes
•Varias antenas directivas ⇒Discriminan direcciones de llegada
•Medidas ELF en zona centro.
•f<1kHz en E y H.
3. Medidas Efectuadas en Valladolid.
Presentación de los datos en Banda ancha
0
10
1
1
0
10
3. Medidas Efectuadas en Valladolid.
0
0
0
10
Medidas en Banda estrecha
AM
-1
0
AM
-1
GSM-900
10
TV
GSM-900
Datos
-2
-2
0
10
FM
FM
DAB
Datos
-3
-3
DAB
0
10
DCS-1800
-4
DCS-1800
-4
0
10
TV
RONDA ESTE s/n
PASEO DE ZORRILLA s/n
-5
-5
0
5
210
0
6
7
10
8
10
9
10
10
10
10
10
2
5
10 10
6
7
10
8
10
9
10
10
10
1
1
10
0
10
0
0
0
TV
AM
-1
0
-1
10
DAB
AM
Datos
-2
Datos
-2
FM
0
DCS-1800
GSM-900
10
FM
-3
-3
10
0
DAB
DCS-1800
-4
-4
10
0
S. MARÍA DE LA CABEZA nº 9
GSM-900
-5
-5
0
10
5
6
7
8
TV
c/ PASIÓN (frente al museo)
9
10
5
6
7
8
9
3. Medidas Efectuadas en Valladolid.
Medidas en Banda estrecha
4.- conclusiones
Emisiones muy por debajo de los Límites
Recomendados por la Legislación.
Fuentes más importantes: Radiodifusión, TV
y Móviles.
Interés de medidas ELF también.
Instrumentación de Medida
GENERALIDADES SOBRE ANTENAS
• Conceptos de radiación y antena
• Tipos de antenas
• Parámetros Básicos simples.
EQUIPOS DE MEDIDA
• Banda Ancha
• Banda Estrecha
18 GHz - 40 GHz
Dimensiones reducidas
Polarización lineal
Antena de Banda ancha que combina una
logarítmico-periódica y una bicónica
Array planos de alta potencia
para radares militares
Antena Hiper Log 4025 AARONIA
Antenas sectoriales de telefonía
móvil
EQUIPOS DE MEDIDA: Equipos de Banda Ancha
Instrumental de EMR300 NARDA
con sondas isotrópicas de campo
eléctrico plana y ponderada
(100KHz a 3GHz)
H-Field Probe Type 12 300 kHz to 30 MHz
For isotropic measurements of magnetic fields
EQUIPOS DE MEDIDA:
Equipos de Banda Estrecha
Handheld Spectrum Analyzer R&S FSH6
100 kHz to 6 GHz
Diversas antenas
directivas y una isotrópica
usadas en las medidas
Informes y protocolos
Legislación y Normativa
Modelos de Propagación
Exteriores
Ambientes abiertos
Ambientes urbanos
Interiores