ELECTROMAGNETISMO

Introducción

El electromagnetismo es una rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría.

El electromagnetismo es una teoría de explicaciones y predicciones que se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependiendo de la posición en el espacio y del tiempo. También el electromagnetismo describe los fenómenos físicos en los cuales intervienen cargas eléctricas ya sea en reposo o en movimiento.

El termino campo expresa como la posibilidad de manifestar una fuerza en un lugar determinado del espacio, como el campo gravitatorio de la Tierra relacionándolo con la fuerza de la gravedad. De forma muy parecida a como una piedra es atraída por la fuerza de la gravedad y cae al suelo, una carga eléctrica inmersa en un campo magnético está sometida a una fuerza y por ello, es atraída o repelida según el signo de la carga que provoca el campo.

Las cargas eléctricas crean campos eléctricos a su alrededor. La unidad de medida del campo eléctrico es el Kilovoltio por metro (Kv/m). El campo eléctrico natural de la Tierra oscila entre los 0.1 y los 25 Kv/m.

Área I

Ingeniería eléctrica y electrónica

Esta carrera está basada en la aplicación y estudio de la electricidad, electrónica y el electromagnetismo

Dentro de esta se encuentran aparatos que demuestran muy claramente la aplicación del electromagnetismo como:

1. Radiocomunicación: Es la tecnología encargada de la trasmisión de señales mediante la modulación de ondas electromagnéticas Estas ondas no necesitan un medio físico de transporte, por lo que pueden propagarse en el espacio vacío además del aire

Una onda de radio se crea cuando una partícula cargada (por ejemplo, un electrón) se excita a una frecuencia situada en la zona de radiofrecuencia espectro electromagnético. Cuando la onda de radio actúa sobre un conductor eléctrico (la antena), induce en él un movimiento de la carga eléctrica (corriente eléctrica) que puede ser transformado en señales de audio u otro tipo de señales portadoras de información.

2. Teléfono celular: Los teléfonos móviles usan radiación electromagnética en el rango de las microondas

Parte de las ondas de radio emitidas por un quipo de telefonía celular son absorbidas por la cabeza humana. Las ondas de radio emitidas por un aparato portátil GSM pueden tener un pico de poder de 2 vatios

Ondas electromagnéticas que se producen cuando utilizamos el teléfono celular.

3. Sistemas electrónicos: los sistemas eléctricos de transmisión de energía y de control de motores, mientras que la ingeniería electrónica trata del estudio de sistemas eléctricos a pequeña escala, incluidos los sistemas electrónicos con semiconductores y circuitos integrados.

Área III

Ciencias de la comunicación (periodismo)

La Ciencia de la Comunicación tienen como objeto de estudio y labor un campo muy extenso; el quehacer profesional de un comunicólogo o comunicador, incluye la participación directa en los procesos de comunicación humana particularmente en los de la comunicación colectiva. Dentro de esta carrera se utiliza aparatos con los que se puede comunicar y elaborar así el trabajo, tales aparatos reciben ondas electromagnéticas.

El teléfono celular ya mencionado anteriormente es un aparato muy utilizado en esta carrera: Reciben y emiten ondas electromagnéticas de microondas de

baja y mediana potencia. Se denomina microondas a las ondas electromagnéticas definidas en un rango de frecuencias determinado; MHz y 300 GHz, que supone un período de oscilación de 3 ns (3×10-9 s) a 3 ps (3×10-12 s) y una longitud de onda en el rango de 1 m a 1 mm. Otras definiciones, por ejemplo las de los estándares IEC 60050 y IEEE 100 sitúan su rango de frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, es decir, longitudes de onda de entre 30 centímetros a 1 milímetro.

El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las de UHF (ultra-high frequency - frecuencia ultra alta) 0,3–3 GHz, SHF (super-high frequency - frecuencia súper alta) 3–30 GHz y EHF (extremely-high frequency - frecuencia extremadamente alta) 30–300 GHz. Otras bandas de radiofrecuencia incluyen ondas de menor frecuencia y mayor longitud de onda que las microondas. Las microondas de mayor frecuencia y menor longitud de onda —en el orden de milímetros— se denominan ondas milimétricas.

La existencia de ondas electromagnéticas, de las cuales las microondas forman parte del espectro de alta frecuencia, fueron predichas por Maxwell en 1864 a partir de sus famosas Ecuaciones de Maxwell. En 1888, Heinrich Rudolf Hertz fue el primero en demostrar la existencia de ondas electromagnéticas mediante la construcción de un aparato para generar y detectar ondas de radiofrecuencia.

En esta imagen podemos observar la frecuencia y longitud de las ondas que emite cada uno de los objetos.

Satélites: Reciben y emiten ondas electromagnéticas de microondas de baja y alta potencia.

Emisor de radio: Emiten ondas electromagnéticas de frecuencia media y alta a través de su antena de alta potencia.

Son ondas electromagnéticas producidas por el hombre con un circuito oscilante.

1 cm < lambda < 1 km

Se emplean en radio fusión, las ondas usadas en la televisión son las de longitud de onda menor y las de radio son las de longitud de onda mayor. Las radio ondas más largas se reflejan en la ionosfera y se pueden detectar en antenas situadas a grandes distancias del foco emisor. Las ondas medias se reflejan menos en la ionosfera, debido a su gran longitud de onda pueden superar obstáculos, por lo que pueden recorrer grandes distancias. Para superar montañas necesitan repetidores. Las ondas cortas no se reflejan en la ionosfera, requieren repetidores más próximos. Se transmiten a cualquier distancia mediante los satélites artificiales. Este tipo de ondas son las que emiten la TV, teléfonos móviles y los radares.

MEDICINA

Aquí también existen aparatos y técnicas que demuestran muy claramente la aplicación del electromagnetismo como:

El electrocardiógrafo

Albert Hyman Es considerado el padre de la electrocardiografía.Sin embargo su pionero Augusto Waller descreía su uso de manera específica en el futuro.

Es un aparato electrónico que capta y amplía la actividad eléctrica del corazón a través de electrodos colocados en las 4 extremidades y en 6 posiciones precordiales. El registro de dicha actividad es el electrocardiograma.

Rayos X

Los rayos X definen como una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las películas fotográficasEl 8 de noviembre de 1895 fueron descubierto

Resonancia magnética

La resonancia magnética es un método no invasivo de tomar imágenes del cuerpo.

A diferencia de las radiografías y la tomografía computarizada (TC), que utilizan radiación, la resonancia magnética utiliza imanes y ondas de radio potentes. Las señales del campo magnético rebotan del cuerpo y son enviadas a una computadora, donde son convertidas en

imágenes. Los diferentes tipos de tejidos devuelven señales diferentes.

Las imágenes por resonancia magnética solas se denominan cortes y se pueden almacenar en una computadora o imprimir en una película. Un examen produce docenas o algunas veces cientos de imágenes.

Electrocardiograma

El electrocardiograma es el registro grafico de las variaciones de potencial eléctrico de la actividad del corazón (fibras miocárdicas), en un tiempo determinado. Estas variaciones se captan con los electrodos a nivel de la superficie de la piel, y a través de los conductores llega al electrocardiógrafo que mide las potenciales de acción del corazón y lo registra

Holter:Se denomina Holter a una prueba diagnóstica que consiste en la monitorización ambulatoria del registro electrocardiógrafo por un tiempo prolongado, habitualmente unas veinticuatro horas, en una persona que está en movimiento.

Dopler Cardiaco:El ecocardiogramadoppler (ó doppler cardíaco) es un método ó técnica diagnóstica incruenta (no invasiva) que utiliza el ultrasonido para evaluar los flujos (corrientes de sangre) de las válvulas y de las cavidades cardíacas. Al igual que en la eco cardiografía (ver apartado), el ultrasonido aquí es generado por un transductor (cristal piezoeléctrico).

La Magnoterapia

Es el tratamiento de enfermedades mediante el uso de campos magnéticos. Estos campos magnéticos pueden ser producidos por imanes permanentes o electroimanes, los cuales pueden tener un campo magnético variable. El término magnetos e imanes se usa de forma indistinta.

Los resultados más fáciles de observar de la Magnoterapia son cuando desaparece un dolor muscular o un dolor de cabeza a los pocos minutos de usar un imán. De igual forma, los resultados más sorprendentes se presentan cuando disminuyen o desaparecen los tumores en el cuerpo, cuando rápidamente sueldan las fracturas en mujeres de edad avanzada o cuando se "borran" los moretones producidos por un golpe.

Electroterapia de Volta

Es una técnica terapéutica indolora, que consiste en la aplicación de un rodillo de masaje sobre la superficie de la piel en la zona a tratar, a través de la cual pasan al interior del organismo impulsos eléctricos de baja frecuencia oscilantes. El tipo de impulso eléctrico será específico para cada dolencia a tratar.

Tiene un importante campo de acción en el tratamiento del dolor, en afecciones reumatológicas como lumbago, ciáticas y el síndrome cervical, puesto que las frecuencias utilizadas son analgésicas y descontracturantes de la musculatura permitiendo mayor fluidez al torrente linfático congestionado produciendo mejoras en poco tiempo.

El tipo de impulso eléctrico varía según la dolencia a tratar pero de todos modos es indoloro.

El electromagnetismo y su influencia en los animales

La falta de estudios sobre los daños que puedan existir para la salud, hace que no exista una regla que regule la instalación de emisores de campos electromagnéticos al no estar clasificados como peligrosos.

La contaminación electromagnética interfiere en los seres vivos al alterar sus sistemas eléctricos naturales o al producir el calentamiento de los tejidos.

Las cargas eléctricas en movimiento crean siempre un campo magnético de tal manera que cuando haya más cantidad de cargas eléctricas que circulan (intensidad) más elevado será el campo creado. Por esto es que las corrientes que recorren el núcleo de hierro fundido que existe en el interior de la Tierra genera el Campo Eléctrico Magnético Terrestre.

La corriente eléctrica puede circular por un conductor en forma de corriente continua o alterna. La corriente continua no varía su sentido con el tiempo, pero en la alterna el sentido de la corriente oscila en el tiempo.

Los campos electromagnéticos de la Tierra varían muy lentamente con el tiempo, los producidos por las instalaciones de potencia oscilan 50 veces por segundo y los de los de telecomunicaciones millones de veces. Estos campos de baja frecuencia, 50 Hz s eles conoce como radiación no ionizante, ya que su cantidad de energía está muy debajo de la que es necesaria para romper enlaces moleculares como los del ADN.

Las líneas de alta tensión son elementos generadores de campos magnéticos de baja frecuencia. El paso de la corriente eléctrica por el tendido produce la aparición de un campo eléctrico y de un campo magnético. La intensidad de campo magnético mayor se produce bajo los cables.

Cada año son miles de aves que mueren electrocutadas al chocar o posarse sobre los cables de alta tensión. El águila imperial es un buen ejemplo de esto, ya que por este problema se ha reducido en gran cantidad su población.

Otro cosa importante es que por la instalación de los tendidos eléctricos se provocan grandes desordenes medioambientales debido a las obras que se necesitan hacer para su colocación en las zonas sensibles.

Efectos de los cables de alta tensión

Múltiples investigaciones han desvelado la nocividad de las líneas de alta tensión para quienes trabajan, hablan o permanecen cerca de ellas además de para la naturaleza. Sin embargo, poderosos intereses creados impiden que se establezcan medidas eficaces de seguridad.

La propia OMS junto con el Programa del Medio Ambiente de las Naciones Unidas y la Asociación Internacional de Protección de la Radiación, auspiciaron en 1981 un trabajo de investigación con animales y campos electromagnéticos similares a los que genera una línea eléctrica de 400 kilovoltios. Con esto quedó demostrado que provoca los siguientes efectos sobre la salud:

La córnea, cristalino y en menor grado la retina resultan ser sumamente sensibles

Desciende el número de glóbulos rojos y aumenta la concentración de hemoglobina

Alteraciones en el sistema inmunitario Efectos teratógenos sobre el material genético (aparición de aberraciones

cromosomáticas) Disminución de la espermatogénesis Cambios en la menstruación Alteración de la proporción de nacimientos de varones y hembras Efectos congénitos en los recién nacidos Disminución de la lactancia Síntomas asténicos Descenso de la tensión arterial y bradicardia. Otras investigaciones avalan

o incluso amplían la lista de efectos.

Las muertes súbitas de lactantes sin causa aparente han sido relacionadas por el ingeniero eléctrico alemán Egon Eckert con la cercanía a las vías electrificadas, emisoras de radio, radar y líneas de alta tensión. Para el biofísico Andrew Marino y los doctores Robert Becker y Perry, de la Escuela de Medicina del Centro Médico de la Universidad de Luisiana estas mismas fuentes electromagnéticas son, a través de un efecto aditivo o sinérgico, desencadenantes de diversos cánceres. Estos últimos investigadores han comprobado, además, que 590 casos de suicidio de 1184 estudiados, correspondían a moradores cercanos a líneas de alta tensión de 50 hertzios.

EFECTOS ESPECIFICOS DE LAS RADIACIONES

Efectos biológicos de la radiación solar

Los UVA que comprenden la radiación solar menos nociva. La longitud de esta onda se encuentra entre los 320 y 400 nm y la mayoría de estos rayos llega a la superficie terrestre.

Los efectos de la radiación UVA son:

Pigmentación inmediata

La melanina es el principal pigmento de la piel. Existen dos tipos de pigmento melánico: la eumelanina que predomina en las pieles oscuras y la feomelanina en las pieles más claras. Esta última tiene una débil capacidad para filtrar la radiación UVB que tiene efectos carcinogenéticos, predominando en más de 60% en los pelirrojos. La protección depende de la cantidad de eumelanina, en la raza negra detiene el 98% de la UVB (300 nm). Entre la piel blanca del vitiligo y la piel negra, la DME se multiplica por un factor de 10-30.

Escaso poder eritematógeno (enrojecimiento de la piel)

Alteraciones a nivel del ADN celular: La LUV daña al ADN, pero existen sistemas enzimáticos como el de escisión-resíntesis que eliminan y reparan el ADN alterado.

Fotocarcinogénesis: La fotocarcinogénesis está relacionada con un efecto acumulativo dosis dependiente de LUV y el tipo de piel.

Fototoxia y fotoalergia: Fototoxicidad o fototoxia: se produce cuando una sustancia química absorbe una determinada longitud de onda de la radiación incidente y transfiere la energía captada a las células cutáneas. La intensidad de la fototoxicidad es directamente proporcional a la dosis de sustancia fotosensibilizante y a la cantidad de radiación incidente. La irritación suele aparecer después de la irradiación, viéndose sólo afectadas las zonas expuestas al sol 

Fotoalergia: Cuando la sustancia fotosensibilizante absorbe la radiación UVA genera un producto antigénico, desencadenándose la reacción alérgica. A diferencia de la fototoxia, la intensidad de la reacción es independiente de la concentración del fotosensibilizante y de la cantidad de radiación recibida. El cuadro clínico se manifiesta con la aparición de erupciones, enrojecimientos,

vasodilatación y edema. Con frecuencia, las lesiones pueden extenderse a zonas que no han estado expuestas a la radiación.

Fotoenvejecimiento Alteraciones a nivel del sistema inmunitario

Los efectos de la radiación UVB son:

Bronceado Síntesis de vitamina D Eritema actínico: Producida por los rayos UVB aparece entre las 2 y 6 horas

después de la exposición solar, cuando ésta es excesiva. El tratamiento consiste en la aplicación de compresas con soluciones antisépticas y cremas de corticoides.

Engrosamiento del estrato córneo Alteraciones del sistema inmunitario Fotocarcinogénesis (por tener capacidad de dañar la cadena de ADN).

La radiación IR constituye una forma de calentamiento por conversión; a medida que los fotones se absorben van transformándose en calor al aumentar la agitación de las moléculas en los tejidos absorbentes; se traduce en calor superficial. Los efectos de la IR en ámbito local son los siguientes:

Eritema por una vasodilatación subcutánea efecto antiinflamatorio al aumentar el aporte de nutrientes y células defensivas,

proporcionados por la hiperemia Sudoración por aumento de temperatura Acción anticontracturante en la musculatura estriada y antiespasmódico en la

musculatura lisa.Los efectos de la IR en ámbito global son: Vasodilatación superficial generalizada pudiendo llegar a provocar

importantes caídas de tensión y lipotimias. Sedación y relajación por acción del calor sobre las terminaciones nerviosas.

En conclusión podemos decir que la UVR en la luz del sol es necesaria para la síntesis de vitamina D3, que es necesaria para la absorción intestinal del calcio; el déficit originaría alteraciones óseas y raquitismo. Sin embargo produce una serie de efectos secundarios nocivos, entre ellos, eritema, cambios en la pigmentación, alteraciones inmunológicas y neoplasia.

Efectos de las antenas de telefonía

Las antenas de telefonía móvil emiten un rayo de radio frecuencia de forma horizontal y muy estrecho casi como el de un foco de luz, que es aproximadamente paralelo al suelo. Las emisiones que producen estas antenas están dentro de las llamadas de radiación no ionizante, que es toda energía en forma de ondas que se propagan a través del espacio.

Esta emisión de radiación puede producir cambios eléctricos en la membrana de todas las células del cuerpo, alterando los flujos celulares de algunos iones, sobre todo el calcio, lo que podría tener efectos biológicos importantes, se piensa que estas radiaciones pueden actuar como promotores tumorales, con escaso o nulo poder inicial para convertir genes normales en oncogenes.

En muchos trabajados se ha determinado un mayor riesgo relativo de leucemias, tumores cerebrales y otros cánceres en sujetos que residen en las proximidades de las líneas de alta tensión y entre distintas poblaciones expuestas profesionalmente. La sospecha de asociación más firme se ha establecido con las leucemias infantiles. También se ha relacionado con alteraciones del aparato reproductor, neurológico y cardiovascular y con malformaciones fetales.

Efectos de los campos de radiofrecuencias

Los campos de radiofrecuencias de intensidad superior a 1 Mhz causan sobre todo calentamiento al desplazar iones y moléculas de agua a través del medio al que éstos pertenecen.

Según varios estudios relativos a esas frecuencias, la exposición a campos electromagnéticos demasiado débiles para producir calentamiento puede tener efectos perjudiciales para la salud, en particular cáncer y pérdida de memoria.

Los campos de radiofrecuencias de intensidad inferior a 1 Mhz aproximadamente inducen principalmente cargas y corrientes eléctricas que pueden estimular células de tejidos tales como los nervios y los músculos.

Los campos eléctricos de frecuencias extremadamente bajas existen siempre que está presente una carga, con independencia de que fluya o no una corriente, se asocia a cáncer en los niños o de otros efectos para la salud.

Los campos magnéticos de frecuencias extremadamente bajas existen siempre que fluye una corriente y penetran fácilmente en el cuerpo humano sin atenuación significativa.

Los campos electrostáticos no penetran en el organismo, pero pueden percibirse por el movimiento del vello cutáneo.

Los campos magnéticos estáticos tienen prácticamente la misma intensidad dentro del cuerpo que fuera de él, cuando son muy intensos, pueden alterar el riego sanguíneo o modificar los impulsos nerviosos normales.

Conclusión del Equipo:

Primero que nada el equipo aprendió que el magnetismo es como una fuerza en un lugar determinado del espacio, que es una carga eléctrica que está en un campo magnético y que es atraída o repelida dependiendo su signo.

De la Ingeniería Eléctrica y Electrónica concluimos que actualmente el electromagnetismo es un recurso que en la actualidad es utilizado en la mayor parte de la propagación y expansión de la electricidad así como de los medios de comunicación, la mayoría de los medios de comunicación funcionan a base de ondas electromagnéticas que son las que llevan a nuestras casas una de las cosas que más utilizamos que es la luz y la comunicación con el mundo, pero al igual que el electromagnetismo se utiliza en cosas tan simples para la gente que no tenemos los conocimientos de un Ingeniero, como la luz también se utiliza en cosas de las cuales necesitaríamos tener conocimientos de ingeniería, matemáticas, fisca y conocimiento de los algoritmos numéricos para poder entender cosas como: redes inalámbricas de comunicaciones, chips de computadores, redes ópticas, antenas, y en frecuencias muy bajas, en extracción de energía, en dispositivos de almacenamiento de energía y en sistemas relacionados con un Enfoque Métrico de la Ingeniería.

Pero lo que es una realidad es que el electromagnetismo es cada día mas presente en el mundo debido al avance tecnológico que va a pasos agigantados y en un futuro no muy largo va a llegar a ser mayor.

Con respecto al área 3 aprendimos que la física también existe en carrera, y que los medios de comunicación son vitales para realizar trabajos. Además concluimos que las ondas electromagnéticas son por donde se envía la información para que cuando lleguen al satélite este mande la información (igual por ondas) a otro aparato.

En la medicina el equipo entendió que existen aparatos y técnicas que usan el electromagnetismo como el electrocardiógrafo que capta y activa la actividad eléctrica del corazón con el registro de los electrocardiogramas, así como los Rayos X que usan la radiación electromagnética para atravesar cuerpos opacos y así obtener imágenes que puedan distinguirse mejor para resolver algún problema, aquí está la Resonancia Magnética que todavía es más potente que la radiografía y la tomografía ya que se usan imanes y ondas de radio más potentes. Existen métodos como el Holter que monitoriza el registro electrocardiógrafo en una persona que está en movimiento o el Dopler que es como un ultrasonido donde se puede evaluar los flujos de las válvulas y cavidades cardíacas y La Magno-terapia es el tratamiento de enfermedades mediante el uso de campos magnéticos. Estos campos magnéticos pueden ser producidos por imanes

permanentes o electroimanes aquí se pueden aliviar dolores de cabeza, moretones y hasta tumores.

Otro punto importante es que, a causa de la ignorancia de muchas personas sobre el excesivo uso de el electromagnetismo, muchos diferentes tipos de especies animales (principalmente aves) han reducido su población, ya sea porque mueren electrocutadas o porque tienen que destruir áreas naturales para poder instalar este tipo de materiales.

En el caso de los cables de alta tensión, los efectos se dan de una manera más directa.

La instalación de cable y/o antenas pueden causar daños de manera indirecta a los seres vivos si se colocan en áreas sensibles.

También podemos concluir que la actividad electromagnética dentro de la Tierra interfiere en todos los seres vivos ya que altera sus sistemas eléctricos naturales o produce el calentamiento de sus tejidos.

Por lo mismo cualquier organismo que se encuentre dentro del área de influencia del campo electromagnético se verá afectado por él.

Podemos afirmar que el electromagnetismo ayuda mucho en la vida de los seres humanos y animales pero su consumo en exceso puede traerle varias consecuencias.