UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA REVISTA ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Volumen 1 Numero 1 | 2010 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 INDICE. FUNCIONAMIENTO DEL BLUETOOTH………………………………………………2 Carvajal Laura FUNCIONAMIENTO DE LAS ANTENAS………………………………………………5 Martin, Diana C. INFLUENCIA DEL CAMPO GEOMAGNETICO EN LOS SERES VIVOS………….9 Martínez, Christian D. PULSO ELECTROMAGNÉTICO………………………………………………………13 Flórez German. ULTRASONIDO TERAPÉUTICO PARA OSTEORRADIONECROSIS………...…16 Ortegon, Maritza. LAS COMUNICACIONES: UNA APLICACIÓN DE LA FÍSICA...………………....23 Palacios, Luis A. EFECTOS DE LA EXPOSICIÓN A LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS DE LOS TELÉFONOS CELULARES……………………………………………..………26 Afanador, Diego Universidad Nacional de Colombia Página 1 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 FUNCIONAMIENTO DEL BLUETOOTH Laura Carvajal Resumen Las ecuaciones de Maxwell reúnen cuatro expresiones que dan explicación a todos los fenómenos electromagnéticos, uno de estos y quizá el más importante es el de las ondas electromagnéticas. Este fenómeno dio origen a muchos artefactos que utilizamos en la vida cotidiana, uno de estos es el bluetooth. Por medio de una búsqueda bibliográfica se investigó el funcionamiento del bluetooth a partir de las ondas electromagnéticas y el impacto que estas tienen sobre el desarrollo tecnológico. I. INTRODUCCIÓN El avance tecnológico ha permitido, a lo largo de los años, dar origen a un sin número de artefactos que se han vuelto esenciales para realizar actividades cotidianas, sin embargo, son pocos los que se preguntan las bases del funcionamiento de los mismos. Las explicaciones radican en el pasado, en las teorías y conceptos físicos establecidos que todos estudiamos sin darles mucha trascendencia. Teorías y ecuaciones que parecen sencillas son las que establecen las bases para crear algo tan complejo como un celular. La tecnología siempre ha buscado desarrollo, pero así mismo busca simplificar actividades cotidianas, como por ejemplo transportar una información. Inicialmente esto se realizaba por medio del correo, ahora con la aparición del internet es mucho más rápido y simple, además, se están desarrollando tecnologías para que los usuarios tengan acceso a la red de una manera inalámbrica. Es así como apareció el artefacto cuyo funcionamiento se expondrá en el Universidad Nacional de Colombia siguiente artículo, el bluetooth. Este es un dispositivo de comunicaciones sin cables, mediante el cual es posible la transmisión de voz y datos entre distintos equipos. Este proceso se fundamenta en la teoría electromagnética clásica, es decir, en las ecuaciones de Maxwell. El objetivo de este artículo es informar al lector del funcionamiento del bluetooth y de la trascendencia de la física sobre la tecnología, además de promover la curiosidad sobre el funcionamiento de los artefactos de uso cotidiano. II. MARCO TEÓRICO Maxwell desarrolló la teoría electromagnética a partir de la compilación de cuatro ecuaciones. Demostró la existencia de un vínculo entre la electricidad y el magnetismo, el campo electromagnético. Así mismo demostró que como consecuencia de estas ecuaciones era necesaria la existencia de las ondas electromagnéticas. Página 2 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 Una onda electromagnética está compuesta por campos eléctricos y magnéticos oscilantes, los cuales son perpendiculares entre sí y poseen la dirección de la propagación de la onda. El conjunto de ondas electromagnéticas es conocido como el espectro electromagnético y difieren en su frecuencia y longitud de onda, y presentan la misma velocidad en el vacío; la velocidad de la luz. Una onda muy conocida es la luz visible, es la única parte del espectro que el ojo puede detectar, los colores (que van del rojo al violeta) se deben a las diferentes longitudes de onda de la luz. Antes del bluetooth el transporte de información se realizaba por medio del infrarrojo, otra onda electromagnética con menor longitud de onda y mayor frecuencia que las utilizadas por el bluetooth. Sin embargo, este sistema fue mejorado, ya que con el infrarrojo Universidad Nacional de Colombia era necesaria la proximidad de los dos dispositivos. El bluetooth es un artefacto que tiene como objetivo conectar sin alambres un dispositivo a otro o a internet. Su funcionamiento se lleva a cabo mediante las ondas electromagnéticas de radio, de corto alcance y con frecuencias de 2,4 GHz. Estas ondas son originadas por dispositivos electrónicos, resultan de cargas que se aceleran a través de alambres de conducción. Se usan en sistemas de comunicación de radio y televisión, y presentan una longitud de onda mayor a la de la luz visible y una frecuencia menor a la misma. El intercambio de información en el bluetooth se basa en la interacción entre dos dispositivos por medio de las ondas, esto se da gracias a un microchip emisor de ondas de radio que por medio de señales busca otros dispositivos en un entorno cercano, la información es transportada por las ondas hasta una distancia de diez metros. III. CONCLUSIONES La física es fundamental para el desarrollo tecnológico, pues este avanza a la par con los descubrimientos físicos, las limitaciones que presentan viejos modelos son superadas con nuevas teorías. Se ha incursionado en la implementación de aparatos con Página 3 Revista Electricidad y Magnetismo funcionamiento a partir de diferentes ondas electromagnéticas para encontrar sistemas más sencillos y funcionales que supongan un beneficio para el hombre. El concepto de onda electromagnética tiene muchas aplicaciones en distintos ámbitos. La importancia de estas radica en que cuando se propagan a través del espacio transfieren energía a los cuerpos situados en su trayectoria, y, la energía es y siempre ha sido el recurso más importante de la sociedad. Vol. 1 No. 1 2010 IV. REFERENCIAS Serway, R.A, Beichner, R.J. Física para ciencias e ingeniería. Quinta edición. http://books.google.com.co/book s?id=aGlb9zyi8AIC&pg=PA65&d q=ondas+del+bluetooth&hl=es& ei=mtb5S_6xI4T78AaCkXQCg&sa=X&oi=book_result&ct =result&resnum=1&ved=0CCsQ Universidad Nacional de Colombia 6AEwAA#v=onepage&q=ondas %20del%20bluetooth&f=false http://books.google.com.co/book s?id=1_pQ4pbUtWUC&pg=PA1 8&dq=ondas+del+bluetooth&hl= es&ei=mtb5S_6xI4T78AaCkXQCg&sa=X&oi=book_result&ct =result&resnum=4&ved=0CDoQ 6AEwAw#v=onepage&q=ondas %20del%20bluetooth&f=false http://books.google.com.co/book s?id=NZ4wpnsJUjIC&pg=PA29& dq=ondas+del+bluetooth&hl=es &ei=mtb5S_6xI4T78AaCkXQCg&sa=X&oi=book_result&ct =result&resnum=7&ved=0CEgQ 6AEwBg#v=onepage&q=ondas %20del%20bluetooth&f=false http://es.kioskea.net/contents/blu etooth/bluetooth-intro.php3 http://books.google.com.co/book s?id=cisJj0ir29cC&pg=PA253&d q=dispositivos+de+ondas+de+ra dio+bluetooth&hl=es&ei=Ddj5S8 ScAYG88gaC1oHfCg&sa=X&oi= book_result&ct=result&resnum= 4&ved=0CDkQ6AEwAw#v=onep age&q=dispositivos%20de%20o ndas%20de%20radio%20blueto oth&f=false Página 4 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 FUNCIONAMIENTO DE LAS ANTENAS DIANA CAROLINA MARTIN ROA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA CODIGO 244514. G9 NL 20 RESUMEN Como culminación del curso de fundamentos de electricidad y magnetismo, se desarrolla una recapitulación de algunos conceptos desarrollados en la clase. En este articulo, se tratara una aplicación de los campos magnéticos, eléctricos y otros conceptos que se desarrollan a partir de estos, que poseen fuertes aplicaciones en sistemas como comunicaciones radiales y televisivos, principalmente. Se desarrollan conceptos como funcionamiento de una antena, modulación de ondas, principalmente. INTRODUCCION Día a día, nos encontramos con un mundo más moderno, que avanza velozmente con cambios y alternativas para el mejoramiento de la vida del hombre. Televisión, radio, telefonía celular, internet, son sistemas de comunicación que a menudo utilizamos; pero, ¿qué hay detrás de ellos? ¿Que es lo que permite que todo sea más fácil? En este artículo se tratara el principio de funcionamiento de una antena y algunas aplicaciones en la vida cotidiana. ANTENAS: En nuestro diario vivir, interactuamos constantemente con antenas directa o indirectamente; pero, ¿como se puede definir una antena? Una Antena es aquel dispositivo que permite la recepción y el envío de ondas electromagnéticas hacia un espacio libre. Por ejemplo una antena transmisora lo que hace es transformar voltajes en ondas electromagnéticas y la receptora realiza un proceso similar pero al revés. Universidad Nacional de Colombia Las antenas direccionales son aquellas que han sido concebidas y construidas para favorecer que la mayor parte de la energía sea radiada en una dirección en concreto. Puede darse el caso en que se desee emitir en varias direcciones, pero siempre estaremos hablando de un número de direcciones determinado. Esto se puede explicar con un ejemplo, hablando de las antenas que llevan los satélites. Estas acentúan mucho la dirección hacia la tierra y anulan la de sentido contrario, puesto que lo que se quiere es comunicarse con la tierra y no mandar señales hacia el espacio. ¿COMO FUNCIONAN LAS ANTENAS? Si se tiene un circuito oscilante LC como el de la fig. 1, el campo eléctrico esta concentrado en el pequeño espacio de separación entre las placas del condensador, mientras que el campo magnético abarca un pequeño espacio alrededor de la bobina del circuito. Página 5 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 DIPOLO; poseen cierta inductancia distribuida a lo largo de los conductores, y cierta capacidad entre conductores. Sin duda, la mayor aplicación de las antenas es en los sistemas de comunicación. Aquí lo que se busca es emitir desde una antena una onda electromagnética a través del espacio y utilizando una antena receptora, captar Figura 1: Circuito oscilante LC dicha onda. En términos más técnicos, una antena En el caso dado, estando separados los receptora se encarga de alimentar un campos, la obtención de ondas aparato receptor con la energía electromagnéticas es prácticamente procedente de una señal. imposible. En rigor, el circuito oscilante cerrado emite ondas de radio porque hay en él una corriente de desplazamiento, pero habitualmente dicha corriente no pasa del condensador al espacio, y entonces la radiación del circuito es insignificante. Las condiciones de la radiación se Figura 3: Antena transmisora de cumplen en un circuito oscilante abierto, señales al que puede pasarse a partir del circuito cerrado separando las placas del condensador y aumentando al mismo tiempo su tamaño para conservar invariable la frecuencia propia del circuito como se indica en la fig2. Figura 4: antena receptora de señales. Las antenas de transmisión deben poder manejar potencias grandes, por lo que deben ser construidas con materiales que soporten altos voltajes y Figura 2: Ampliación de tamaño de grandes potencias; por otra parte las placas de un condensador La antena obtenida como resultado de antenas de recepción producen voltajes esta conversación del circuito oscilante y corrientes muy pequeños, por lo cual cerrado al abierto, se distingue por su pueden ser fabricadas con un alambre simetría geométrica y por eso se llama de diámetro pequeño y es lo que Universidad Nacional de Colombia Página 6 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 permite que se encuentren en aparatos entre las señales diferentes usuarios. como celulares, radios, etc. MODULACION DE ONDAS: transmitidas por 2) A altas frecuencias se tiene mayor eficiencia en la transmisión, de acuerdo al medio que se emplee. Se denomina modulación al proceso de colocar la información contenida en 3) Se aprovecha mejor el espectro una señal, generalmente de baja electromagnético, ya que permite la frecuencia, sobre una señal de alta multiplexación por frecuencias.1 frecuencia. 4) En caso de transmisión inalámbrica, Debido a este proceso la señal de alta las antenas tienen medidas más frecuencia denominada portadora, razonables. sufrirá la modificación de alguna de sus parámetros, siendo dicha modificación En resumen, la modulación permite mejor el canal de proporcional a la amplitud de la señal aprovechar ya que posibilita de baja frecuencia denominada comunicación transmitir más información en forma moduladora. simultánea por un mismo canal y/o A la señal resultante de este proceso se proteger la información de posibles la denomina señal modulada y la misma interferencias y ruidos. es la señal que se transmite. Para los sistemas radiales, por ejemplo se presentan dos tipos de modulación: modulación en la amplitud (A.M.) que consiste en modificar la amplitud de la portadora en función de la señal a transmitir, y modulación en la frecuencia (F.M.), que varia la frecuencia de la portadora en función de la señal Figura 5: esquema de modulación transmitida. Es necesario modular las señales por diferentes razones: 1) Si todos los usuarios transmiten a la frecuencia de la señal original o moduladora, no será posible reconocer la información inteligente contenida en dicha señal, debido a la interferencia Universidad Nacional de Colombia 1 La multiplexación es el procedimiento por el cual diferentes informaciones pueden compartir un mismo canal de comunicaciones. Página 7 Revista Electricidad y Magnetismo Figura 6: Onda amplitud (AM) modulada Vol. 1 No. 1 2010 en Figura 7: onda modulada en frecuencia (FM) Estos son tan solo algunos conceptos introductorios acerca de las antenas y su funcionamiento; pero es fácil apreciar el amplio número de aplicaciones que este sistema posee en diferentes campos como las comunicaciones, meteorología, sistemas de posicionamiento global, conexiones inalámbricas, astronomía, entre otras tantas con las que diariamente estamos interactuando con estos sistemas. CONCLUSIONES: Finalizando esta revisión de conceptos correspondientes a las antenas, podemos concluir que este sistema esta basado en los principios del electromagnetismo, pues relaciona campos magnéticos y eléctricos generando ondas electromagnéticas que transmiten información llamadas señales. Así mismo otros conceptos como frecuencia, amplitud de onda, propagación en el medio, entre otros, son factores que determinan el funcionamiento y rendimiento del sistema. De igual manera, a través de la Universidad Nacional de Colombia variación de estos, es posible determinar las aplicaciones de este sistema para las diferentes necesidades y objetivos. El desarrollo de estos dispositivos, ha permitido el avance tecnológico en campos como la meteorología, el estudio del universo, la reconstrucción de superficies y la elaboración de mapas. Pero el principal avance sin duda, ha sido en los sistemas de comunicaciones; es así como hoy existen alternativas como las conexiones a internet locales e inalámbricas, la telefonía móvil, la televisión digital y muchas alternativas mas que han facilitado la interaccion del ser humano con la información, de forma instantánea. BIBLIOGRAFIA: Tomasi, Wayne. SISTEMAS DE COMUNICACIONES ELECTRÓNICAS. Cuarta edición. Ed. Pentrice Hall. 2003. Bastian, Peter. ELECTROTECNIA. Ed. Ediciones Akal. 2001. Cheng, David K. FUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO PARA INGENIERÍA. Ed. Adisson Wesley iberoamericana S.A. 1998 http://www.cordobawireless.net/porta l/descargas. Conceptos básicos sobre antenas. http:// www.textoscientificos.com. Modulación de ondas http://www.pardell.es. Conceptos generales. Página 8 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 INFLUENCIA DEL CAMPO GEOMAGNÉTICO EN LOS SERES VIVOS. MIGRACIONES, ORIENTACIÓN Y GEOLOCALIZACION EN VERTEBRADOS. Christian Daniel Martínez Rodríguez. Departamento de biología. Facultad de Ciencias. Universidad Nacional de Colombia. Resumen. Se realizo un estudio de caso en el que se mencionan distintas investigaciones que muestran la interacción entre algunas especies de animales vertebrados con el campo geomagnético siendo este utilizado como medio de ubicación y localización dentro de la superficie terrestre el cual les permite realizar migraciones que abarcan grandes distancias sin que exista la posibilidad de una perdida en la ruta o en su destino. Además, se muestra como esta característica esta expandida por los distintos grupos de vertebrados, además de verse también en artrópodos como lo son los insectos, sin tener una restricción o particularidad dentro de las especies que la haga única dentro de ellas. Palabras clave: Campo magnético, Vertebrados, Localización geoestacionaria, Migraciones. Introducción. Como es bien sabido, la traslación de la tierra, la inclinación del eje terrestre y las estaciones del año resultantes producen variaciones rítmicas en la conducta animal. Esos cambios afectan, en numerosas ocasiones, a la reproducción y por tanto la perpetuación de la especie. Sin ninguna duda, uno de los acontecimientos más asombrosos que observamos de la vida animal son las grandes migraciones que efectúan algunos animales para la obtención de su alimento en épocas de sequia o de invierno además de los motivos de tipo reproductivo como lo son las épocas de apareamiento o el regreso de sus lugares natales de algunos peces para el desove. Sin embargo, las grandes trayectorias que recorren estos animales nos hacen pensar en que métodos deben utilizar para no perder su rumbo o por lo menos como pueden tener trazados que les permitan llegar a las mismas locaciones todos los años. Pero a demás de esto, se encuentran los Universidad Nacional de Colombia grandes viajes que efectúan algunos animales desde su nacimiento lo que impide la posibilidad de que estos viajes se hayan dado por aprendizaje a lo largo de las generaciones. En este articulo se muestra como diferentes investigaciones acerca de los grandes viajes migratorios efectuados por algunos animales están sumamente relacionados con la disposición del campo magnético terrestre siendo este utilizado como el localizador en el posicionamiento global de las especies permitiéndoles no solo realizar sus migraciones sino tener desde el nacimiento una noción de la ubicación y la dirección y destino de sus recorridos. La orientación a distancia plantea varias cuestiones. ¿Cómo conocen los animales migratorios el destino de su viaje y, por tanto, la dirección del trayecto? ¿Cómo establecen esa dirección? ¿Como la ajustan y mantienen? Las aves migran hacia una meta definida. Poseen información genética que favorece el desarrollo de tal Página 9 Revista Electricidad y Magnetismo capacidad. De ciertos experimentos realizados con las mariposas monarca y otros insectos migratorios se desprende que entre los genes responsables del comportamiento migratorio se encuentran los “genes reloj”. Esos genes, que se han mantenido en el curso de la evolución, son los responsables del sentido temporal de los animales (Fanjul, Oyarzabal, 2007). Existen diversas fuentes de variación temporal del campo magnético terrestre. Así, las corrientes eléctricas en la ionosfera y en la propia Tierra producen fluctuaciones diarias en el campo magnético. Estas variaciones incluyen las alteraciones diurnas regulares asociadas con el viento solar y las tormentas magnéticas asociadas con las llamaradas solares, además de algunas alteraciones producidas por los rayos en las tormentas. Estos cambios suceden en una escala temporal pequeña que va de milisegundos a horas. No obstante, existen cambios más graduales en el campo magnético que tienen lugar a lo largo de muchos años (variación secular) y originados por variaciones en el núcleo terrestre. Estudios experimentales han demostrado que diversos animales, incluyendo representantes de las cinco clases de vertebrados y algunos invertebrados, pueden percibir el campo magnético terrestre y utilizarlo como estímulo de orientación durante sus migraciones o sus desplazamientos dentro de sus hábitats (Diego-Rasilla, 2004). Navegación de aves basada en magnetita. Las aves pueden usar el campo magnético de dos maneras: como una brújula para localizar la dirección de vuelo y como un componente de navegación para determinadas posiciones. A partir de Universidad Nacional de Colombia Vol. 1 No. 1 2010 observaciones acerca de la migración de algunas aves, se especulo acerca de la “magnetita biogenica”. Esta sustancia, consistente en magnetita ubicada en el cerebro de estos animales lo cual, al parecer, les da particularidad de percibir los cambios en los campos magnéticos de su alrededor. A pesar de haberse encontrado rastros de cristales de magnetita de origen biogenico en estos organismos, se ha especulado sobre si estas partículas están relacionadas con la magnetorecepcion de las aves (Munro, Phillips, 1997). Una serie de experimentos de control se realizaron en aves para establecer las preferencias direccionales en cada individuo. Luego de esto, se sometieron a un pulso magnético de alta frecuencia, luego de esto, los individuos fueron liberados y se observo su navegación migratoria. Los resultados arrojaron que mientras los individuos juveniles mostraron una desviación de su ruta despreciable, mientras que el comportamiento de los adultos se afecto hasta en una desviación de 90º. Al observar estos resultados, Munro y Phillips concluyeron que las aves forman un mapa de navegación a partir de la experiencia que les los viajes previos durante su vida mientras que los juveniles aun no cuentan con este mapa siendo guiados por sus parentales. Aparentemente, las aves experimentadas pueden obtener información de su posición geográfica de gradientes magnéticos como una intensidad total y/o inclinación. Las desviaciones observadas en los adultos después del tratamiento de pulso magnético por lo tano muestran una información de mapa falsa lo que los lleva a cambiar en su curso (Munro, Phillips, 1997). Página 10 Revista Electricidad y Magnetismo Navegación en tortugas marinas. Las tortugas marinas emergen de nidos enterados en las playas, se arrastran hasta el mar y comienzan un viaje transoceánico alejándose de su lugar natal hacia el mar abierto. Evidencia muestra que las tortugas marinas utilizan tres tipo de señales para mantener la orientación durante su migración costa afuera (Lohmann, Lohman, 1996). Las tortugas marinas pueden usar el campo magnético de la tierra no solo como una señal de orientación sino también como una herramienta de información de posicionamiento mundial. Para que un animal determine su localización usando parámetros magnéticos solamente, se requiere de dos condiciones: (1) El animal debe ser capaz de percibir (como mínimo) dos factores distinto del campo de la tierra, y (2) estos parámetros deben variar en diferentes direcciones a través de la superficie de la tierra ( o al menos, a lo largo del rango de los movimientos del animal) así, la red es formada y la localización de la posición será factible (Lohmann, Lohman, 1996). Los hermanos Lohan, a partir de sus observaciones han determinado que las tortugas marinas se ubican por medio de la intersección entre líneas de de inclinación de ángulo iguales (isoclinicas) y líneas de intensidad de campo iguales (isodinámicas) las cuales no son paralelas a lo largo de la superficie de la tierra. Estas intersecciones forman una red no ortogonal, las cuales pueden ser utilizadas como puntos de referencia y definidas como únicas combinaciones de inclinación e intensidad. No obstante, este tipo de migración explica únicamente la ubicación de las tortugas adultas implicando que las crías, las cuales salen directamente de sus nidos Universidad Nacional de Colombia Vol. 1 No. 1 2010 en tierra hacia el mar abierto, utilizan un tipo distinto de localización. Localización en eje vertical de renacuajos. Diego-Rasilla y John Phillips, dos investigadores especializaedos en la interaccion de especies de reptiles y anfibios con el campo magnetico de la tierra, en el 2007, demostraron la técnica de ubicación utilizada por los renacuajos de un tipo de rana de la península ibérica (Pelophylax perezi) las cuales utilizan el campo geomagnético para determinar su ubicación con respecto a la cercanía de las costas de sus estanques. Los experimentos de DiegoRasilla y Phillips consistieron en la captura de renacuajos de arrollos del norte de España y establecerlos en estanques artificiales en los que se simulo las condiciones ambientales de su medio pero cubriendo el estanque para impedir la visibilidad del cielo. El estanque se dispuso de manera que tuviera una superficie lodosa inclinada para dar protección a las larvas y tener una diferencia con respecto al eje y. se utilizaron dos tanques de observación, el primero, orientado hacia los ejes magnéticos norte-sur, mientras que el segundo tanque fue dispuesto en el sentido este-oeste. Además de esto, se altero el campo magnético de tres distintas formas utilizando una bobina, esto con el fin de darles un entrenamiento a las larvas de su orientación dentro del estanque. Las observaciones del experimento mostraron que los renacuajos se ubican a lo largo de la orilla de las costas a partir de la ubicación que es percibida por el campo magnético ya que su ubicación en los tanques modificados mostro un cambio importante en la ubicación de quienes se encontraban en un ambiente con un campo sin modificar. De esta forma, se pudo Página 11 Revista Electricidad y Magnetismo establecer que los renacuajos de la especie P. perezi usan una brújula magnetica para orientarse a lo largo del eje y (Diego-Rasilla y John Phillips, 2007). Conclusiones. En la actualidad, existe un numero bastante grande de experimentos que prueban la utilización de algunas especies animales del campo magnético como instrumento de orientación y localización en el planeta tierra, lo que les permite desarrollar recorridos migratorios con exactitudes asombrosas así como la posibilidad de conocer su ubicación dentro de sus propios ambientes siendo esto de ayuda para condiciones adaptativas y de selección natural ya que estas características le permiten a las especies tener una ventaja dentro de otras en el sentido de poder conocer su orientación teniendo así un destino y un punto de partido reconocido dentro de sus propios parámetros siendo mas eficientes dentro de las supervivencia en sus ambientes. Sin embargo, aun se siguen teniendo dudas muy amplias acerca de cómo estos animales pueden tener la percepción de estos tipos de fenómenos aunque ya se tiene, sin ninguna duda la apreciación de que son sensibles a estos y responden a cambios de los mismos. De esta manera es claro el riesgo que las especies corren al enfrentarse a cambios dentro de su medio ejercidos por la manipulación humana de estas características. No cabe ninguna duda de que el mas mínimo cambio que el ser humano le ejerza a los campos terrestres o la simple adición de ondas que viajen por medio de ellas afectara de una manera drástica la interacción que tienen los animales con los campos geomagnéticos siendo incluso, en Universidad Nacional de Colombia Vol. 1 No. 1 2010 algunos casos, tan peligroso, que podría acabar con el comportamiento natural de una especie ocasionado su extinción. Bibliografia. Fanjul de Moles, M. L. Oyarzabal, A. Navegacion animal. Investigacion y ciencia. Septiembre 2007. Diego-rasilla, F. J. Orientacion animal basada en el campo magnetico terrestre. Universidad de Salamanca. Ciencias Planetarias. Salamanca. 2004. Lohmann, C. M. Lohmann, K. Orientation and open-sea navigation in sea turtles. The Journal of Experimental Biology 199, 73–81 (1996). Diego-Rasilla, F. J. Phillips J. B. Magnetic compass orientation in larval Iberian green frogs, Pelophylax perezi. Ethology. 2007. Munro, U. Phillips J. B. Evidence for a magnetite-based navigational “map” in birds. Naturwissenschaften 84, 26-28 (1997). Página 12 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 Pulso electromagnético. Por: Germán Flórez Código. 257757 Ingeniería de Sistemas Resumen En este artículo científico hablaremos de los pulsos electromagnéticos, de sus características generales, de su concepto físico, las consecuencias que trae e inclusive como construir una pequeña bomba casera de pulso electromagnético. Ya es bien sabido por todos que el pulso electromagnético es usado como un arma para dejar inservible todo aparato electrónico de un enemigo o mejor dicho de quien se encuentre en el radio de acción de este, pero en las películas que es donde más nos han mostrado este fenómeno, nunca nos han explicado porque esto sucede, y menos como se va dando este fenómeno. Esta puede ser un arma demasiado poderosa más ahora que la mayoría de los artefactos usados son de índole electrónica, esto permitiría dejar a un enemigo sin posibilidad de ataque, y menos de ataque a grandes distancias. Abstract In this article we will discuss scientific electromagnetic pulses, their general characteristics, its physical concept, the consequences that brings, and even how to build a small homemade electromagnetic pulse bomb. It is well known to all that the electromagnetic pulse is used as a weapon to make useless any electronic device or rather an enemy who is in the range of this, but in movies that is where we have shown us this phenomenon, we never explained why this happens, and less like it is giving this phenomenon. This can be a weapon too powerful but now that most of the artifacts used are electronic in nature, this would leave no possibility of an enemy attack, and less long-range attack. Introducción “Un pulso electromagnético o PEM es un campo electromagnético de alta intensidad y corta duración que puede ser generado por una emisión de energía electromagnética o por una Universidad Nacional de Colombia fluctuación intensa de un campo magnético a causa del efecto Compton en electrones y fotoelectrones. Es frecuente la generación de pulsos electromagnéticos en explosiones nucleares o impactos de meteoritos de gran tamaño, en cuyo caso la mayor Página 13 Revista Electricidad y Magnetismo parte de la energía del pulso electromagnético se distribuye en la banda de frecuencias de entre 3 Hz y 30 kHz. El pulso resultante pueden interferir en sistemas eléctricos y electrónicos provocando picos de tensión que pueden dañarlos.” Reseña histórica “En julio de 1962, una prueba nuclear estadounidense de 1,44 megatones a 400 km de la superficie, en el espacio. Sobre el centro del Océano Pacífico, llamado "the Starfish Prime test", le demostró a los científicos nucleares que la magnitud y los efectos de una explosión nuclear de gran altitud son mucho más grandes de lo que se había calculado previamente. "the Starfish Prime test" produjo daños en Hawái a más de 800 millas de distancia desde el punto de detonación, golpeando alrededor de 300 farolas, así como daños en una compañía telefónica. Los daños provocados por el PEM de esta prueba fueron reparados rápidamente debido a la modesta (en comparación con los de hoy) infraestructura electrónica de Hawái en 1962. La magnitud relativamente pequeña del PEM de "the Starfish Prime test" en Hawái (alrededor de 5.600 voltios / metro) y la relativamente pequeña cantidad de daño causado (por ejemplo, sólo se apagaron entre un uno y un tres por ciento de las farolas) llevó a algunos científicos a creer, en los primeros días de la investigación, que el problema podría no ser tan significativo. Cálculos más recientes mostraron que si la ojiva de "the Starfish Prime test" se hubiera detonado en el norte continental de los Estados Unidos, la magnitud del PEM habría sido mucho mayor (22.000 a 30.000 voltios/ metro) debido a la mayor fuerza del campo magnético en el continente, así como la orientación del Universidad Nacional de Colombia Vol. 1 No. 1 2010 campo magnético terrestre en las altas latitudes. Para inutilizar aparatos electrónicos bastaría con un impulso (4.000 voltios/metros). Estos nuevos cálculos, junto con la cada vez más común dependencia de la microelectrónica, hacen pensar que un PEM podría ser algo muy grave.” Características de una explosión nuclear con PEM “El caso de un pulso electromagnético nuclear difiere de otra clase de pulsos electromagnéticos al consistir en un complejo multi-pulso electromagnético. El multipulso es generalmente descrito en tres componentes, y estos componentes han sido definidos por los estándares de la Comisión Internacional Electrotécnica (IEC, International Electrotechnical Comission) Los 3 componentes del PEM nuclear, definidos por el IEC, son llamados E1, E2 y E3. El pulso E1 es una componente muy rápida del PEM nuclear. Esta componente genera un campo eléctrico que induce voltajes muy intensos y rápidos en los conductores eléctricos. E1 es la componente que puede destruir ordenadores y equipos de comunicación y es además muy rápida para los protectores habituales contra rayos. La componente E1 es producida cuando la radiación gamma producida por la detonación nuclear golpea a los electrones de los átomos de las capas superiores de la atmósfera. La velocidad de los electrones se encuentra en las velocidades relativistas (más del 90% la velocidad de la luz). Esencialmente esto produce un gran pulso de corriente eléctrica vertical en las capas altas de la atmósfera Página 14 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 sobre toda el área afectada. Esta corriente eléctrica es amplificada por los campos magnéticos de la Tierra que produce un pulso electromagnético muy grande, pero muy breve que afecta al área. Grafico de bomba casera de pulso electromagnético Esta grafica de una especie de bomba de pulsos electromagnéticos la encontré en la internet, me pareció bastante curiosa, por eso decidí incluirla en mi La componente E2 del pulso tiene artículo. mucha similitud con los pulsos electromagnéticos producido por un rayo de una tormenta. Debido a esta similitud son los más fáciles de proteger porque los aparatos de protección contra rayos son capaces de asimilar bien esta componente. La componente E3 del pulso es muy lento, tardando entre decenas y centenares de segundos, y está provocada por el calor de la detonación, seguida de la restauración del campo magnético a su posición natural. La componente E3 es muy similar a una tormenta geomagnética provocada por una llamarada solar muy extrema. Al igual que las tormentas geomagnéticas, la componente E3 puede producir corrientes inducidas en conductores largos dañando componentes como transformadores de líneas eléctricas.” Comportamiento del emp en material ferro magnético En los materiales ferro magnéticos los pem se transportan de forma muy relativa a la “permeabilidad” del material, es por eso que se mide un tiempo en el cual se tiene en cuenta la “permeabilidad” para saber cuánto puede demorarse en transportarse el pulso. Además de esto en la película ferro magnética la permeabilidad se ve reducida en un 25% mientras se transporta el pulso. Universidad Nacional de Colombia Fig. 1 generador de pem casero Conclusiones Los pulsos electromagnéticos pueden estar complejos por más de una actividad nuclear. los pulsos electromagnéticos viajan a diferente velocidad según la permeabilidad del material que lo transporte. Es de suma importancia que se maneje con cuidado un generador de pulsos electromagnéticos, ya que estos pulsos pueden llegar a hacer un gran daño. Referencias [1]The effects of simulated electromagnetic pulse on comercial aircraft, R.A Perala, IEEE transactions on electronic compatibility, vol 33, mayo 2 1991[2]Effect of magnetic relaxation times on electromagnetic pulse shielding, F. Zayek, IEEE transactions on magnetic, vol 24, Julio 4 1988 [3]http://es.wikipedia.org/wiki/Pulso_elec tromagn%C3%A9tico.[4]http://www.giz mowatch.com/entry/howto-create-anemp-bomb-of-your-own/ Página 15 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 Ultrasonido terapéutico para osteorradionecrosis: Comparación entre 1MHz y 45 kHz Maritza Ortegón Floriàn1 Departamento de Ingenieria, Universidad Nacional de Colombia RESUMEN La osteorradionecrosis mandibular es una complicación grave crónica que puede seguir a la radioterapia. El ultrasonido terapéutico es una gran invento, barato y fácilmente disponibles a los medios de promoción revascularización y a la curación, aumentando profundidad de la ecografía y la penetración y, por tanto, parece ser más apropiado que el ultrasonido tradicional de alta frecuencia. El objetivo de este escrto es comparar un tratamiento nuevo que utiliza 45 kHz con el actual equipo de 1MHz estándar. Un 1MHz tradicionales máquina, en impulsos 1:4, con intensidades de 0,1, 0,4, 0,7 y 1.0W/cm2 (SAPA) se comparó con una onda larga máquina, 45 kHz, con intensidades de 5, 15, 30 y 50mW/cm2 (SA). El ultrasonido se ha aplicado en seres humanos con fibroblastos gingivales y osteoblastos mandibular in vitro. La multiplicación celular (síntesis de ADN) y el colágeno y análisis de proteínas no colágenas de síntesis se realizaron en el experimento tomado en cuenta, con timidina radiactiva y prolina, respectivamente. La proliferación de fibroblastos aumentó en un 47% a 0.7W/cm2 (1 MHz) y un 43% a 50mW/cm2 (45kHz), y la proliferación de osteoblastos aumentaron en un 52% a 1.0W/cm2 (1 MHz), y en un 35% a 30 mW / cm2 (45 kHz); la producción de colágeno fibroblasto aumentó en un 48% a 0,1 W / cm 2 (1 MHz), y en un 44% a 15mW/cm2 (45 kHz) y la producción de osteoblastos colágeno aumentó en un 55%a0.1W/cm2(1MHz) y por 112% en 30mW/cm2 (45kHz). Por tanto la ecografía de onda larga es capaz de inducir un fortalecimiento aún mayor de la formación ósea en comparación con la ecografía tradicioniendo en cuenta una mayor penetración que puede acelerar la curación de ultrasonido en osteorradionecrosis. Se sugiere una intensidad de la ecografía es 45 kHz 30mW/cm2. Palabras clave: la curación del hueso, el cáncer, la proliferación celular, la síntesis de colágeno, osteorradionecrosis, radioterapia, terapia ultrasónica 1nmortegonf@unal.edu.co INTRODUCCIÓN La radioterapia es una modalidad de tratamiento oral y esencial para los tumores malignos de la cabeza y el cuello. Por desgracia, induce Universidad Nacional de Colombia alteraciones en los tejidos normales, resultando en principios y largo plazo complicaciones. Osteorradionecrosis mandibular es la complicación a largo plazo más grave Página 16 Revista Electricidad y Magnetismo de la radioterapia, con una incidencia variable, que va desde 2 hasta 44,2%. Con adecuada prevención, la incidencia sigue siendo alrededor de 2 ± 5%. Las modalidades de tratamiento incluyen la curación y los antibióticos [1, 2], hiperbárica La terapia de oxígeno [3, 4], la resección y la reconstrucción y, más recientemente, la revascularización con ultrasonido terapéutico, que se introdujo con éxito por Harris en 1992 [5]. La ecografía es el término aplicado a las ondas sonoras, cuya frecuencia está por encima del límite de audibilidad humana, es decir, aproximadamente 20 kHz. El ultrasonido es una multiplicación las ondas de presión que puede transferir la energía mecánica en los tejidos. Sus aplicaciones se pueden dividir en diagnósticos, quirúrgicos y terapéuticas 6. El diagnóstico por ultrasonidos utiliza una frecuencia de entre 3 y 5 MHz, y una muy baja intensidad (1 ± 50mW/cm2) para evitar el calentamiento de los tejidos. Quirúrgico, (perturbadores) utiliza frecuencias muy bajas (20 ± 60 kHz) y las intensidades muy altas (por encima de 8 W / cm 2), aunque otras aplicaciones quirúrgicas son la utilización de las frecuencias altas (HIFU funciona a 0,5 ± 3MHz y en KW/cm2). Como el término sugiere, se utiliza principalmente en fisioterapia. Esto puede ser a través de su capacidad para generar calor, y también la activación de los tejidos, Universidad Nacional de Colombia Vol. 1 No. 1 2010 los llamados no térmicos (eVects). Varias aplicaciones no térmicos se han descrito en la literatura, y algunas aplicaciones de los tejidos blandos incluyen la estimulación de la regeneración de los tejidos [7 ± 10]; sangre en los músculos isquémicos crónicos [7], la síntesis de proteínas en fibroblastos [1], la curación de úlceras isquémicas varicosas [8], la reparación del tendón [1] y la angiogénesis en todo su espesor extirpado incisiones en la piel. Ultrasonido eVects en los huesos también se han evaluado en la reparación acelerada de la bula con los mejores resultados cuando son tratados con 1,5 MHz, utilizando 0,5W/cm2 Del mismo modo, Tsai y sus colegas mostró que los bajos intensidades de la ecografía (1,5 MHz, pulsos, 0,5 W/cm2 (SAPA)) estimular la curación de la fractura en un modelo de conejo bula; sin embargo, también mostraron un eVect perjudiciales cuando la ecografía se aplica a 1,0 W/cm2 (SAPA). Para mayor claridad, la intensidad mediciones que se usan aquí son promediados espacialmente intensidad (SA), utilizados para el ultrasonido continuo, y el promedio espacial de impulsos promedio (SAPA), por pulsos de ultrasonido. El uso de intensidades mucho más bajas (rango de diagnóstico) ha sido recomendado para la aceleración de la fractura normal proceso de Página 17 Revista Electricidad y Magnetismo reparación (1,5 MHz, pulsos, 30mW/cm2 (SAPA)) [18 ± 20]. El uso de un fémur de rata modelo de fractura, Yang y colaboradores [6] observaron un mayor esfuerzo de torsión y torsión después stiVness ; el tratamiento de las fracturas con ultrasonido 0.5MHz, que alcanzó significancia en 50mW/cm2 (SAPA). También se ha tomado en cuenta, el cambio en la expresión de genes asociados con la formación del cartílago: expresión de los genes, lo cual fue significativamente mayor en 7 días después de la fractura, e inferior a los 21 días. El ensayo clínico controlado pulsado de baja intensidad (1.5MHz, 30mW/cm2 (SAPA)), para evaluar la cicatrización de las fracturas de la tibia sobre el ser humano se informó en 1994 [8]. El grupo tratado mostró una significativa disminución en el tiempo de curación clínica en comparación con el grupo control. Como se mencionó anteriormente, se ha establecido el uso de la ecografía como un medio importante de revascularización de la mandíbula osteorradionecrosis [5]. Los pacientes son tratados con ecografía (3 MHz, pulsado 1:4, 1 W/cm2 (SAPA)) por 40 sesiones de 15 minutos por día; 10 de 21 (48%) casos presentaron la curación cuando se tratan con desbridamiento y la ecografía sola. 11 casos mostraron menor grado de curación después del tratamiento con ultrasonido, pero curado por Universidad Nacional de Colombia Vol. 1 No. 1 2010 completo después de desbridamiento y cubrir con un local AP. Estos resultados son superiores a los convencionales tratamientos con oxigenoterapia hiperbárica y cirugía, donde el oxígeno hiperbárico sólo alcanzó la curación completa de osteorradionecrosis en el 15% de los casos del 70% requerido. El uso de infrarrojo cercano a la espectroscopia, se ha demostrado que los pacientes con osteorradionecrosis que recibieron tratamiento con ultrasonido mostrando una mejoría signi ficativa en la actividad metabólica, medida por un aumento en sus concentraciones desoxihemoglobina . La formación de huesos con estimulación in vitro utilizando impulsos 3MHz 01:04 ultrasonido, mostro mejores resultados en intensidades bajas (0,1 W/cm2 (SAPA)). Recientemente, un dispositivo de ultrasonido se ha desarrollado, que en lugar de utilizar las frecuencias de las tradicionales 1 ± 3 Mhz, utiliza ondas ultrasónicas «largas», a los 45 kHz . Esta es una frecuencia más baja con una combinación de longitud de onda larga, lo cual da una amplia forma divergente, con el volumen tratado en eVectively. Esta onda penetra mucho más profundamente en los tejidos. El propósito de este texto es dar a conocer una nueva técnica (in vitro), comparándola con una ecografía tradicional 1MHz. Los parámetros Página 18 Revista Electricidad y Magnetismo evaluados son la proliferación celular (Síntesis de ADN), y el colágeno / no colágenas, la síntesis de proteínas, en fibroblastos y los osteoblastos. MATERIALES Y MÉTODOS Basados en la experimentación del artículo [6] se encontró: 1. Cultivos celulares. Los tipos de células utilizadas en los experimentos son humano gingival, fibroblastos y el osteoblasto mandibular. Los fibroblastos son cultivados a partir de muestras obtenidas de tejido gingival de pacientes ingresados por previas extracciones dentales y / o quirúrgico eliminación de las muelas del juicio. Los osteoblastos se cultivaron del hueso obtenido de osteotomías mandibulares realizado para la extirpación quirúrgica de las muelas del juicio. Todos los pacientes no tenían enfermedades conocidas, y fueron 20 ± 30 años de edad. Las muestras se lavaron varias veces con solución salina de fosfato, y se cultivan en 75 cm2 Después de aproximadamente 10 días, las células empezaron a crecer fuera de los explantes, luego de ello, las células se dividen en 31. Para los ensayos de proliferación, que se sembraron en 6 pocillos, así como para los ensayos de colágeno, cada pozo fue con una cantidad de 5 ml de los soportes utilizados para los cultivos celulares, pero con concentraciones de Universidad Nacional de Colombia Vol. 1 No. 1 2010 diferentes. Para la célula de ensayos de proliferación (síntesis de ADN), los soportes utilizados figuran 2 HIFBS%, el grupo control positivo con 10% HIFBS. En los ensayos de colágeno, el material utilizado contenía 10% HIFBS. Las células se hallaron al día siguiente. 2. Las máquinas de ultrasonido evaluadas Una tradicional maquina de ultrasonido, que utiliza una frecuencia de máquina 1 o 3 MHz, y una ola de largo, que utiliza una frecuencia de de 45 kHz, fueron usadas. En la maquina tradicional,máquina de ultrasonido era una unidad de Therasonic 1032, producido por EMS, Oxfordshire, U. K. Este aparato se puede configurar para trabajar con 1 o 3 MHz, y puede dar una intensidad que van desde 0,1 a 2,0 W / cm 2. También tiene un centro de pulso, y se puede configurar para modo continuo o pulsátil y palpitante 1:2, 1:4 o 1:9. El máquina dispone de un panel de control electrónico, una instalación que hacer un choque electrónico cada vez que se enciende, y una señal de alerta El teléfono tiene una cabeza en superficie y un área de 2 aproximadamente de 2,0 cm . El aparato se pone a 1 MHz, 1:4. Se realizaron varias calibraciones durante los experimentos, pero por lo menos una vez antes y después de cada serie de ensayos. En cada calibración, un completo chequeo electrónico se llevó a cabo, de acuerdo al manual del fabricante. La salida acústica el poder Página 19 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 se mide / calibrado usando un ultrasonido de precisión equilibrio (modelo E.M.S. 67). Después de configurar el equilibrio y la el calentamiento de la máquina de ultrasonido,la calibración se consideró en el rango admisible si el error en exactitud de las lecturas de salida de 10%. El grupo de fibroblastos tratados con 1MHz registraron aumentos de la producción de colágeno de 48, 57 y 52%, con intensidades de 0,1, 0,4 y 0,7 W / cm 2, respectivamente P <0,01, 0,05 y 0,01, respectivamente). Cuando estas células fueron tratadas con ultrasonido 45 kHz, las últimas tres intensidades mostraron un aumento RESULTADOS en el colágeno que van 37 a 44%, 1. La síntesis de ADN aunque trivial, sólo a los 15 y 50 mW Los ensayos de proliferación celular / cm2 (P <0,01 y P <0,05). mostraron un aumento en el ADN, 3. El colágeno / no colágenas en los fibroblastos con el grupo La producción de proteínas por los tratado con 1MHz ultrasonido, el osteoblastos fueron probablemente resultado más significativo fue en un los más incremento del 47% a 0,7 W / cm 2 resultados mas significantes, ya que (P <0,01) y de 37% a 1,0 W / cm 2 son las células que participan en (P <0,05). reparación en osteorradionecrosis. En el grupo tratados con 45 kHz, se En este caso, una clara superioridad dio un incremento del 30 y del del ultrasonido se observó a 45 kHz. 43%.Se observaron, con 15 y En el tratamiento de 1MHz, la 50mW/cm2, respectivamente (P tendencia es a aumentar el <0,01). colágeno. Los controles recibieron el Cuando los osteoblastos fueron mismo tratamiento pero con el tratados con ultrasonido de 1MHz generador de ultrasonido cambiado. (Figura 3a), de nuevo se dio un Los valores se expresaron en aumento en la síntesis de ADN, esto porcentajes de los controles. Error fue en el orden del 34% estándares de aproximadamente P el 0,7 W/cm2 (P <0,01) y de 52% a <0,05, y p <0,01. 1,0 W / cm 2 (P <0,001). En el grupo de 45 kHz tratados. DISCUSIÓN 2. El colágeno / proteína no Después de la radioterapia, la zona colagenosa irradiada es de ± hipocelular hipóxica e En estos ensayos hubo una hipovasculares. Los tejidos tienen un tendencia clara de aumento en la complejo metabólica / homeostático, producción de colágeno en las bordeando un isquémica necrosis, y son intensidades inferiores cuando se propensos a la ruptura, dando lugar a utiliza 1MHz ultrasonido. una enfermedad crónica, es decir, osteorradionecrosis . Por lo tanto, el Universidad Nacional de Colombia Página 20 Revista Electricidad y Magnetismo tratamiento o prevención de esta complicación debe tener como objetivo para restaurar el tejido normal suave y vascularización del hueso. Ultrasonido La terapia tiene la capacidad de inducir la angiogénesis, flujo sanguíneo en los músculos [11], y la curación de varices isquémica úlceras [8]. Esto facilita la reparación y puede estimular los tejidos blandos. La proliferación ensayos (síntesis del ADN) demostraron que ambas máquinas fueron capaces de inducir lproliferación, en fibroblastos y los osteoblastos Sin embargo, esto también puede ser interpretarse como un efecto perjudiciale, ya que las células pueden participar en la división celular, y no en la producción de colágeno y otras proteínas fisiológicas. CONCLUSIONES La ecografía de onda larga" parece tiene importantes ventajas ventajas terapéuticas, que tienen una mayor profundidad, permitiendo que el tratamiento de los tejidos gruesos, centímetros en lugar de penetrar en milímetros, con las tradicionales, como el ultrasonido. Ademas de que utiliza los niveles bajos de intensidad energética, lo que proporciona una menor producción de calor, y se utiliza en modo continuo, reduciendo el tiempo de tratamiento, con una cabeza esférica, dando una gran área de tratamiento. Universidad Nacional de Colombia Vol. 1 No. 1 2010 BIBLIOGRAFIA [1] Experimental study of the 165Ho(d,2n) and 165Ho(d,p) nuclear reactions up to 20 MeV for production of the therapeutic radioisotopes 165Er and 166gHo F. Ta´rka´nyi, A. Hermanne, S. Taka, F. Ditro´ , B. Kira´ly, S.F. Kovalev c, A.V. Ignatyuk [2] Diffraction of a skew incident plane electromagnetic wave by an impedance wedge Mikhail A. Lyalinov,1, Ning Yan Zhu [3]Diffraction of a skew incident plane electromagnetic wave by an impedance wedge Mikhail A. Lyalinov a,1, Ning Yan Zhu b,* [4] On Floquet–Twersky representation for the diffraction of obliquely incident plane H-polarized electromagnetic waves by an infinite grating of insulating dielectric circular cylinders [5] The response of giant phospholipid vesicles to millimeter waves radiation Alfonsina Ramundo-Orlando a,⁎, Giovanni Longo , Mauro Cappelli, Marco Girasole , Luciano Tarricone , [6] THE HISTORY AND EVOLUTION OF RADIOTHERAPY AND RADIATION ONCOLOGY IN AUSTRIA H. DIETER KOGELNIK, M.D. Institute of Radiotherapy and RadioOncology, LKA Salzburg, Mtillner Hauptstr. 48. A-5020 Salzburg [7] Microfluidic aptameric affinity sensing of vasopressin for clinical diagnostic and therapeutic applications Página 21 Revista Electricidad y Magnetismo ThaiHuu Nguyena, Renjun Peib, Donald W. Landryb, Milan N. Stojanovicb, Qiao Lina, [8] Performance evaluation of a prototype high resolution digital Radiographic/near real-time fluoroscopic computerized Universidad Nacional de Colombia Vol. 1 No. 1 2010 Tomographic system for radiotherapy simulation nader a. atari, ph.d., robert d. zwicker, ph.d. and rupert k. schmidt-ullrich [9]Dynamics of the large-scale ULF electromagnetic wave structures in the ionosphere G.D. Aburjania_, Z.Kh. Chargazia Página 22 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 Luis Alejandro Palacios Abril cód. 244391 Las comunicaciones: una aplicación de la física. Aspectos de la propagación de las ondas de radio INTRODUCCIÒN Antes de abordar el tema de las ondas de radio, se hace preciso ubicarlas bajo alguna clasificación, lo mejor es identificarla dentro del espectro electromagnético, que a su vez sirve en gran medida para caracterizarlas (figura 1). 1 longitud de onda de las ondas de radio. Las ondas de radio oscilan en frecuencias entre unos kHz y unos cuantos THz (1012 Hz) Varias frecuencias de ondas de radio se usan para la televisión y emisiones de radio FM y AM, comunicaciones militares, teléfonos celulares, radioaficionados, redes inalámbricas de computadora. La mayoría de las ondas de radio pasan libremente a través de la atmósfera de la Tierra. Sin embargo, algunas frecuencias pueden ser reflejadas o absorbidas por las partículas cargadas de la ionosfera (figura 2). figura Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética. Una onda 2 figura de radio tiene una longitud de onda mayor que la luz visible. Las ondas de Las ondas de radio se propagan en radio se usan extensamente en las línea recta en varias direcciones al comunicaciones. mismo tiempo. En vacío, las ondas de radio se propagan a 3*108 m/s Las ondas de radio tienen longitudes (velocidad de la luz). que van de tan solo unos cuantos milímetros (decimos de pulgadas), y En cualquier otro medio, la señal se pueden llegar a ser tan extensas que vuelve más débil debido a: alcanzan cientos de kilómetros (cientos de millas). En comparación, la luz la reflexión visible tiene longitudes de onda en el la refracción rango de 400 a 700 nanómetros, la difracción aproximadamente 5000 menos que la Universidad Nacional de Colombia Página 23 Revista Electricidad y Magnetismo la absorción Vol. 1 No. 1 2010 material del obstáculo. Los obstáculos metálicos tienden a reflejar una señal, en tanto que el agua la absorbe. Absorción de ondas de radio Reflexión de ondas de radio Cuando una onda de radio se topa con un obstáculo, parte de su energía se absorbe y se convierte en otro tipo de energía, mientras que otra parte se atenúa y sigue propagándose. Es posible que otra parte se refleje. La atenuación se da cuando la energía de una señal se reduce en el momento de la transmisión. La atenuación se mide en belios (símbolo: B) y equivale al logaritmo de base 10 de la intensidad de salida de la transmisión, dividida por la intensidad de entrada. Por lo general, se suelen usar los decibelios (símbolo: dB) como unidad de medida, así entonces la fórmula sería: R (dB) = (10)*log (P2/P1) Cuando R es positivo, se denomina amplificación, y cuando es negativo se denomina atenuación (figura 3). En los casos de transmisiones inalámbricas, la atenuación es más común. Cuando una onda de radio choca con un obstáculo, parte o la totalidad de la onda se refleja y se observa una pérdida de la intensidad. La reflexión es tal que el ángulo de incidencia equivale al ángulo de reflexión (figura 4). 4 figura Por definición, una onda de radio es susceptible de propagarse en varias direcciones. Después de reflejarse varias veces, una señal de origen puede llegar a una estación o punto de acceso después de tomar muchas rutas diferentes (llamadas multirutas) (figura 5). 5 figura 3 figura La atenuación aumenta cuando sube la frecuencia o se aumenta la distancia. Asimismo, cuando la señal choca con un obstáculo, el valor de atenuación depende considerablemente del tipo de Universidad Nacional de Colombia La diferencia temporal en la propagación (llamada retraso de propagación) entre dos señales que toman diferentes rutas puede interferir en la recepción, ya que los flujos de datos que se reciben se superponen entre sí. Página 24 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 Bibliografía a de Journal of Atmospheric and Solarde Terrestrial Physics. 3D modelling of se VLF radio wave propagation in lo terrestrial waveguide allowing for de localized large-scale ionosphere perturbation. Volume 65, Issue 5, March 2003, Pages 627-634. De no ser por los grandes estudios Journal of Atmospheric and Solarrealizados desde la física en el campo Terrestrial Physics. Second-order de las ondas electromagnéticas, en su statistics of radio wave propagation afán de comprender e incluso through the structured ionosphere. aprovechar los fenómenos que ocurren Volume 66, Issue 11, July 2004, en la naturaleza, no sería posible contar Pages 971-980. con todos los modernos sistemas de Serway, Raymond A. Física para comunicación que hoy en día ciencias e ingeniería. conocemos y a los cuales podemos México. McGraw-Hill 2000. tener fácil acceso gracias a la http://www.windows2universe.org/ph innovación continua impulsada por ysical_science/magnetism/em_radio dichos estudios. _waves.html&lang=sp. Mayo 31 de 2010 Esta interferencia se incrementa medida que aumenta la velocidad transmisión, ya que los intervalos recepción de los flujos de datos hacen cada vez más cortos. Por tanto, la multiruta limita la velocidad transmisión en redes inalámbricas. Universidad Nacional de Colombia Página 25 Revista Electricidad y Magnetismo Vol. 1 No. 1 2010 EFECTOS DE LA EXPOSICIÓN A LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS DE LOS TELÉFONOS CELULARES DIEGO AFANADOR SABOGAL DEPARTAMENTO DE QUÍMICA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA RESUMEN Basado en diversos estudios se busca hacer una breve revisión acerca de los efectos de la exposición a las ondas electromagnéticas de las cuales hacen uso los teléfonos celulares y las antenas de telefonía celular para su funcionamiento, hay muchas especulaciones al respecto, hay quienes denominan a éste fenómeno la “polución electromagnética” y son grandes detractores del empleo de esta tecnología, y hay quienes son partidarios del avance tecnológico y buscan argumentos suficientes para defender su postura. El escrito no busca ser un punto de vista, ni defender alguna posición, simplemente trata de exponer a groso modo las implicaciones del uso de las ondas electromagnéticas en la telefonía celular. PALABRAS CLAVE: RADIACIÓN, ONDA ELECTROMAGNÉTICA, FRECUENCIA, FOTON. INTRODUCCIÓN: Con el avance tecnológico, el desarrollo de las telecomunicaciones ha sido impactado grandemente por la aparición de los teléfonos celulares, que son dispositivos de comunicación inalámbrica, que hacen uso de las ondas electromagnéticas para la transmisión de información. Sin embargo, con la mejora en la calidad de vida que conllevan los celulares surgen dudas respecto al efecto que causan en la salud la exposición a las ondas electromagnéticas de las cuales hacen uso la telefonía móvil; mucho se ha especulado al respecto, se habla que puede causar alteraciones del sueño hasta un peligroso agente cancerígeno, sin embargo los resultados de los estudios científicos no han podido corroborar como tal la relación que hay Universidad Nacional de Colombia entre las ondas electromagnéticas y las alteraciones en la salud. LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS: Todos a diario nos hallamos expuestos a diversos tipos de radiación electromagnética producida no sólo por los teléfonos celulares, sino por electrodomésticos como el televisor y la radio, sin contar que la luz visible es una onda electromagnética. Esto nos lleva a identificar que hay distintas ondas y radiaciones electromagnéticas, y que las diferencias fundamentales entre unas y otras son la frecuencia de la onda y la potencia con que se emite, es posible asociar como unidad de radiación electromagnética de una onda al fotón, estos, en distintos tipos de ondas se diferencian por su frecuencia; la de los fotones UVA es mayor que la de los fotones de infrarrojos, y menor Página 26 Revista Electricidad y Magnetismo que la de los rayos X. La que emiten las antenas y terminales de telefonía móvil es de 900 MHz o de 1.800 MHz. Mayor frecuencia implica mayor energía. Por eso un fotón de rayos X es cinco mil veces más energético que uno de luz visible y diez mil millones de veces más que los que emiten los celulares. Sin embargo es necesario resaltar que la intensidad de una radiación puede ser asociada a la cantidad de fotones, de tal forma que aunque la frecuencia de las microondas de un horno y las de un teléfono móvil es parecida, la intensidad de la radiación que emite el horno es unas cinco mil veces mayor que la del teléfono. En este punto es donde podemos introducir lo que los expertos llaman radiaciones ionizantes y no ionizantes: Las radiaciones ionizantes, son ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia (sobre los 2400 millones de MHz), esta frecuencia tiene la energía suficiente para lograr una ionización, rompiendo los enlaces químicos que mantienen a las moléculas unidas en las células. Las radiaciones no ionizantes, son OEM (ondas electromagnéticas) de menor frecuencia que las ionizantes, que por consiguiente no tienen la suficiente energía como para romper los enlaces químicos. Ejemplos de este tipo de radiación son la radiación ultravioleta, la luz visible, la radiación infrarroja, la Universidad Nacional de Colombia Vol. 1 No. 1 2010 radiofrecuencia y los campos de microondas, campos de ELF (extremely Low Frequency), así como los campos eléctricos y magnéticos estáticos. Las radiaciones no ionizantes, aunque se trate de radiaciones de muy alta energía, no son causa de ionización en un sistema biológico. Sin embargo, es posible que causen otros efectos biológicos, por ejemplo, produciendo un incremento en la temperatura corporal en algunas regiones del cuerpo lo cual conlleva a una “alteración” de las reacciones químicas, sin embargo el organismo reacciona frente a este tipo de cambios con sus propios mecanismos de autorregulación, como es el caso del sudor o del torrente sanguíneo mediante el cual el exceso de calor es disipado. Las ondas electromagnéticas pueden producir efectos biológicos que pueden a veces, pero no siempre desembocar en efectos adversos para la salud. Un efecto biológico ocurre cuando la exposición a ondas electromagnéticas causa un cambio fisiológico detectable en un sistema biológico tal como el incremento en la temperatura corporal. Un efecto adverso para la salud ocurre cuando el efecto biológico se sale del rango normal del cuerpo para poder ser compensado, eso sucede en el caso de la exposición a radiación X en altas cantidades lo cual pude ser un factor cancerígeno. Página 27 Revista Electricidad y Magnetismo Las radiaciones ionizantes son los rayos X y los rayos Gamma, de ahí para abajo son radiaciones no ionizantes, sin embargo pueden ser radiaciones de alta energía como el caso de las microondas en un horno, las cuales tienen la energía suficiente para aumentar los movimientos moleculares elevando así la temperatura en los alimentos. De igual forma aunque “un solo fotón de rayos X pueda romper una molécula de ADN, miles y miles de fotones de luz visible no pueden conseguirlo. Para comprenderlo podemos pensar en la cantidad de energía necesaria para lanzar una piedra al otro lado del Atlántico. Aunque miles de personas se coordinasen para lanzar sus piedras, ninguna de ellas alcanzaría la otra orilla del océano”i. EFECTOS DE LAS RADIACIONES A CAUSA DE LOS TELÉFONOS CELULARES: Mucho se ha especulado al respecto, “alguien alguna vez bromeó que si Neil Armstrong hubiera llevado un teléfono celular a la Luna en 1969, hubiera aparecido como la tercera fuente de radiación de microondas más poderosa del universo, al lado del Sol y La Vía Láctea.”ii Universidad Nacional de Colombia Vol. 1 No. 1 2010 Hay estudios que aseguran que uno de los problemas fundamentales de las OMG que utilizan los celulares producen calentamiento de ciertas regiones del cerebro, pero que el cuerpo es incapaz de detectarlas a causa de la ausencia de terminales nerviosas que detecten el calor en el cerebro. Sin embargo, algunas personas se basan en la similitud entre la frecuencia de las OMG de un celular y de un horno microondas, afirmando así que al acercar el teléfono al oído, las OMG causan el mismo efecto que si metiéramos la cabeza en el horno microondas. Para evitar pánico en el público, los teléfonos celulares son regulados por la Federal Communications Comisión (FCC), la cual estableció el “Specific Absorption Rate”, o “SAR”, el cual sirve indicar la tasa de energía que es absorbida, la unidad de dicha tasa son los vatios por kg de masa. Para que se produzcan efectos adversos para la salud en personas expuestas a radiaciones de estas frecuencias son necesarios valores del SAR superiores a 4 w/Kg. Para alcanzar estos niveles de energía es necesario encontrarse a un par de decenas de metros de potentes antenas transmisoras de FM ubicadas en altas torres, sin embargo estas áreas son inaccesibles porque se encuentran restringidas. Otro efecto del cual se habla es el deterioro de la barrera hematoencefálica el cual es Complejo neurovascular que actúa como un filtro Página 28 Revista Electricidad y Magnetismo que regula el paso selectivo de moléculas desde la sangre hacia el cerebro y de esta forma mantiene el equilibrio fisiológico del medio en que ha de funcionar el cerebro. Algunos aseguran que la exposición a las OMG de los celulares afectan esta barrera alterando así el medio en que funciona el cerebro, ocasionando problemas en el aprendizaje, la memoria y el movimiento. No obstante no hay estudios suficientes que corroboren dichas afirmaciones, y estadísticamente los estudios conllevan a que no hay relación entre las OMG y el deterioro de la barrera hematoencefálica. Por último se habla de enfermedades llamadas “enfermedades de las radiofrecuencias o síndrome de las microondas”, estas son enfermedades asociadas a la radiación causada por las torres de antenas de microondas y por la radiación a causa de los teléfonos celulares, algunos de los síntomas son:” insomnio, vértigo, náusea, dolores de cabeza, fatiga, pérdida de memoria, incapacidad para concentrarse, depresión, malestar en el pecho, zumbidos en los oídos”, afirman aquellos que padecen tal enfermedad a la cual denominan “electrosensibilidad”, pero que según ellos mismos afirman es que es que ningún tratamiento probablemente tenga éxito a menos que se pueda evitar la exposición a su causa lo cual resulta imposible porque el entorno en el cual nos desarrollamos esta siendo “bombardeado” constantemente por OMG. Algunos expertos coinciden en que el principal riesgo para la salud derivado Universidad Nacional de Colombia Vol. 1 No. 1 2010 del empleo de teléfonos móviles reside en los accidentes de tráfico. Algunos estudios indican que la distracción que supone hablar por teléfono mientras se conduce multiplica por 4 el riesgo de tener un accidente. Sin embargo respecto a la radiación, no se ha podido demostrar que la exposición por debajo de los niveles considerados seguros suponga un riesgo para la salud. En particular, no se ha podido demostrar su relación con cualquier tipo de cáncer o las interrupciones del embarazo. Como medidas se ha optado por recomendar “optar por teléfonos con una potencia de emisión más baja, acortar la duración de las llamadas y limitar su uso a zonas con buena cobertura, o acercarse a la ventana al hablar desde un lugar cerrado”. Por otro lado se ha llegado a proponer que las antenas telefónicas sean retiradas de los entornos urbanos para así disminuir la exposición a las OMG, no obstante, el hacerlo implicaría que las antenas tengan que emitir con mayor potencia la señal para hacer posible la comunicación, esto necesariamente implica un aumento en la intensidad de la radiación recibida por los usuarios de los celulares y de las demás personas, por esto, existen normas para hacer las mediciones de las emisiones de energía de las antenas de telefonía, ya que la intensidad del campo electromagnético de una antena de telefonía depende del número de personas que en cada momento usan el teléfono dentro de su zona de cobertura. Así se explica, por ejemplo, que en general sus emisiones sean más débiles en horario nocturno. Página 29 Revista Electricidad y Magnetismo CONCLUSIONES: El progreso y el desarrollo tecnológico en las comunicaciones implica el empleo de las ondas elctromagnéticas para su buen funcionamiento, no obstante siempre existirán riesgos que deben ser calculados a fin de no afectar a la humanidad con el mismo desarrollo. Las OMG se diferencian unas de otras por la frecuencia y la potencia de emisión. Vol. 1 No. 1 2010 "mantener las emisiones tan bajas como resulte técnicamente posible y económicamente sostenible". En la práctica, estas restricciones no se aplican a teléfonos móviles, electrodomésticos o equipos médicos. Las asociaciones de expertos y organismos internacionales competentes en la materia han criticado unas medidas en las que priman los intereses políticos sobre los científicos. REFERENCIAS: Existen radiaciones ionizantes y no http://www.istokbcn.com/articulos/ph ionizantes, pero aún así, aunque las p/articulo_campos_electro_salud.ph no ionizantes supongan que no hay p alteraciones en la salud, son reguladas para evitar exposiciones http://www.slideshare.net/guestcdb2 7d/efectos-de-las-ondasque supongan riesgos en el futuro, electromagnticas-en-el-sistemaen el caso de los celulares está el nervioso-humano Specific Absorption Rate”, o “SAR”. No hay estudios suficientes que concluyan si las ondas electromagnéticas mediante las cuales operan los celulares y las torres de telefonía celular produzcan deterioros en la salud, pero tampoco hay estudios suficientes que prueben lo contrario, por tanto se han tomado acciones preventivas como regular las emisiones y colocar parámetros reguladores en las torres de emisión. http://www.arpsapc.org/articulos/antenas.html http://www.istokbcn.com/articulos/ph p/articulo_campos_electro_salud.ph p The Largest Biological Experiment Ever. ARTHUR FIRSTENBERG. President, Cellular Phone. Taskforce Post Office Box 100404 Brooklyn, New York 11210 (718) 434- 4499 Algunas autoridades en el mundo se i Tomado de: http://www.arp-sapc.org/articulos/antenas.html han esforzado por bajar ii Tomado de: The Largest Biological Experiment notablemente los límites de Ever. ARTHUR FIRSTENBERG. President, Cellular exposición recomendados por los Phone. Taskforce Post Office Box 100404 Brooklyn, principales organismos New York 11210 (718) 434- 449 internacionales. Pretenden Universidad Nacional de Colombia Página 30