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¿Qué son las interferencias electromagnéticas?

electromagnetico

Todos los dispositivos emiten energía eléctrica y magnética mediante conducción o radiación. Sin embargo, existen ciertas formas de energía que tienen un impacto negativo en la funcionalidad de los dispositivos cercanos. Esto es lo que se conoce como interferencia electromagnética (EMI, por sus siglas en inglés). Además, estas interferencias también pueden estar provocadas por la radiación electromagnética.

La fuente más habitual de interferencias se corresponde con las frecuencias de radio entre 1 kHz y 10 GHz, es decir, la banda de interferencias de radiofrecuencia (RFI, por sus siglas en inglés) como se la conoce en el campo de la astronomía.

Otras fuentes de interferencias incluyen las ambientales (como los rayos, las tormentas magnéticas solares o la soldadura por arco) y como las derivadas de los problemas en la calidad de la alimentación (como las sobrecargas eléctricas, los apagones, los picos de tensión y el ruido eléctrico).

Las radiaciones y las interferencias electromagnéticas pueden tener consecuencias que van desde alteraciones en las señales de audio y vídeo hasta la pérdida de vidas, sobre todo cuando estas interferencias influyen en el funcionamiento de dispositivos críticos como máquinas de soporte vital o activos militares usados en guerra electrónica.

¿Cómo se regulan las interferencias electromagnéticas?

Existe un organismo internacional llamado Comité Especial Internacional de Perturbaciones Radioeléctricas (CISPR, por sus siglas en francés) que regula la inmunidad de los dispositivos electrónicos ante estas interferencias. Además, también existen estándares nacionales y regionales que incluyen las normas europeas (EN), el símbolo de conformidad CE y, en Estados Unidos, las regulaciones establecidas por la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC, por sus siglas en inglés).

Protección electromagnética

¿Cuáles son los distintos tipos de protección electromagnética?

El grosor, el material y la forma de la protección dependerán de las frecuencias que haya que evitar, de su intensidad, de si el dispositivo debe protegerse de campos eléctricos o magnéticos (o ambos), de la forma del dispositivo, de su capacidad para soportar peso y de la exposición a los elementos, entre otros factores.

Las formas más habituales de protección o apantallamiento electromagnético consisten en láminas metálicas con la forma adecuada. Esto es algo habitual en aplicaciones aeroespaciales, militares y de comunicaciones. También existen espumas, cables y pantallas de materiales anti radiación electromagnética. Por ejemplo, los hornos microondas tienen pantallas metálicas en la ventana frontal que permiten que pase la luz a la vez que evitan las interferencias electromagnéticas.

Por otro lado, las mallas de cable de cobre se pueden usar para crear una jaula de Faraday alrededor de un cable eléctrico, aunque también es posible usar cintas o láminas de protección. Además, se puede recubrir la carcasa de plástico de un dispositivo con una tinta metálica para protegerlo frente a las interferencias.

Materiales anti radiación electromagnética

hojalata apiladas

Las opciones más habituales en lo que respecta a materiales anti radiación electromagnética son la hojalata (con acabado mate o brillante) y la alpaca (o metal blanco). A continuación tienes un breve resumen de las características de cada uno:

Hojalata

El acero estañado u hojalata es una solución ideal de bajo coste que funciona bien desde las frecuencias más bajas del rango de los kHz hasta las más bajas del rango de los GHz. El acero al carbono proporciona un aislamiento magnético de frecuencias bajas que no permiten otros materiales anti radiación electromagnética, como el cobre o el aluminio. Además, el estañado ofrece protección frente a la corrosión para el acero, además de una excelente superficie de soldadura para unir el sistema de protección al circuito electrónico.

Alpaca o metal blanco

La alpaca o metal blanco es una aleación de cobre, níquel y zinc que se utiliza sobre todo por sus propiedades de resistencia a la corrosión. Además, el material base es estéticamente agradable, y no requiere de un baño posterior para hacer que se pueda soldar o que sea resistente a la corrosión. Funciona bien como protección frente a las interferencias desde el rango medio de los kHz hasta los GHz. Por si esto fuera poco, se puede usar en aplicaciones relacionadas con aparatos de resonancia magnética.

Cobre

El cobre es la opción más fiable entre los distintos materiales anti radiación electromagnética porque resulta muy eficaz para atenuar las ondas magnéticas y eléctricas. Desde instalaciones de resonancia magnética en hospitales hasta equipos informáticos básicos, el cobre cumple su función de manera muy efectiva. Además, gracias a la versatilidad de este metal, se puede alear con facilidad para crear latón, bronce al fósforo y cobre al berilio. Normalmente estos metales son más caros que las protecciones hechas con hojalata o alpaca, pero también ofrecen una mayor conductividad. Por otro lado, debido a su elasticidad, el bronce al fósforo y el cobre al berilio suelen usarse en contactos de baterías y en muelles.

Aluminio

Aunque la fabricación del aluminio presenta algunas dificultades, sigue siendo una opción excelente para una gran cantidad de aplicaciones debido a su naturaleza no-ferrosa, a su relación resistencia-peso y a su elevada conductividad. El aluminio tiene casi el 60% de la conductividad en comparación con el cobre, aunque requiere prestar atención a la corrosión galvánica y a la oxidación. Además, este material se oxida con el tiempo y es difícil de soldar por sí solo.

Cómo funcionan los productos de protección

Los productos de protección funcionan gracias a la atenuación. Este concepto implica la pérdida gradual de la intensidad a medida que una sustancia o una partícula fluye a través de una barrera. Por ejemplo, unas gafas de sol disminuyen la intensidad de la luz solar cuando los rayos pasan por los cristales tintados. De esta forma, atenúan los rayos de sol.

En lo que respecta a los materiales anti radiación electromagnética, su finalidad es atenuar las partículas dañinas procedentes de tu entorno que pueden interactuar con el ADN de las células.

Así es como estas barreras eliminan algunas formas de radiación:

  • Electrones: las barreras pueden desactivar las partículas con carga. Esto hace que pasen a ser inofensivas, ya que absorben toda su energía.
  • Neutrones: la dispersión elástica e inelástica puede reducir la potencia de la radiación.
  • Rayos X y gamma: las emisiones de fotones inciden sobre el metal para liberar un electrón. El objetivo es dispersar y difuminar las partículas para reducir su concentración.

Cada aplicación utiliza diferentes materiales anti radiación electromagnética. Algunos de los factores que contribuyen a la elección del material incluyen su resistencia, sus propiedades térmicas, su coste, su efectividad y su resistencia a los daños producidos en determinados entornos industriales.

¿Cuáles son los mejores materiales anti radiación electromagnética?

monedas de cobre

Los materiales más usados para el apantallamiento o protección electromagnética son los siguientes:

  • Hojalata
  • Acero al carbono
  • Cobre
  • Aluminio
  • Níquel
  • Zinc
  • Alpaca o metal blanco

Las interferencias electromagnéticas influyen en el diseño de prácticamente todos los dispositivos del mercado, tanto si se trata de aparatos médicos como de sistemas de navegación o microprocesadores.

Cómo bloquear la radiación gamma y los rayos X

mujer y hombre con delantal de plomo

En lo que respecta a la protección frente a los rayos X, el principal factor es la densidad. Éste es el motivo por el que las mantas y los delantales de plomo son la mejor opción para combatir los rayos X y gamma.

Después de todo, el plomo tiene una enorme cantidad de protones en cada átomo (82, para ser concretos), lo que hace que sea un material muy denso. También es posible optar por distintos grosores dependiendo de la cantidad de protección que necesites. Eso sí, es necesario elegir el grosor con cuidado, porque uno insuficiente podría permitir que pase una pequeña cantidad de partículas gamma o de rayos X.

Entre los mejores materiales anti radiación electromagnética para los rayos X y gamma se encuentran los siguientes:

  • Mantas y delantales de plomo (materiales de alta densidad o de baja densidad con un mayor grosor).
  • Láminas, placas, losas, conductos, bloques y vidrio con plomo.
  • Compuestos de plomo, polietileno y boro.
  • Fundas de plomo
  • Pellets de plomo
  • Paredes de plomo
  • Masillas y resinas con plomo
  • Demron (para radiación gamma de baja energía)

Cómo bloquear las radiaciones alfa y beta

En lo que respecta a la protección frente a las radiaciones alfa y beta, debería priorizarse la densidad frente al grosor. Las partículas alfa se pueden bloquear fácilmente mediante una lámina de plástico o de papel.

Además, los materiales plásticos también pueden detener las partículas beta, planteando así una opción más asequible. De hecho, aunque el plomo es muy denso, no proporciona un efecto importante contra la radiación alfa y beta.

Los materiales que bloquean la radiación alfa y beta serían:

  • El plástico (de un centímetro de grosor) puede bloquear la radiación alfa y beta de alta energía
  • El papel (de dos centímetros y medio de grosor)
  • Tejidos de tipo Demron

¿Cómo bloquear la radiación por neutrones?

grifo abierto

Los neutrones son partículas únicas: carecen de carga y pueden traspasar materiales densos como el plomo con más rapidez que otras partículas. Así que para protegerte contra la radiación por neutrones es recomendable optar por un material con un número atómico bajo.

En este sentido, el mejor compuesto es el hidrógeno porque es el elemento más ligero de la tabla periódica. Cuando la radiación por neutrones interactúa con esta barrera de baja densidad, los neutrones no pueden traspasarla.

Ahora bien, como el bloqueo de los neutrones puede hacer que los materiales de baja densidad liberen rayos gamma, lo mejor es usar una barrera protectora con materiales de baja y de alta densidad.

De esta forma, los materiales anti radiación electromagnética de baja densidad pueden hacer que los rayos gamma se dispersen, mientras que los de alta densidad permiten evitar que se liberen los rayos gamma. Esta potente combinación puede contribuir a proporcionar una barrera impenetrable contra la radiación por neutrones.

Los mejores materiales que bloquean la radiación por neutrones son el hidrógeno y sus compuestos, como el agua.

Cómo medir la dosis de radiación

Es importante poner a prueba la eficacia de las barreras anti radiación. Por suerte, hay un montón de lugares de trabajo que disponen de sistemas de vigilancia usando herramientas de alta calidad para detectar rayos X y gamma.

Si en el espacio de trabajo hay una elevada cantidad de radiación, los empleados deberían llevar dosímetros para asegurarse de que no absorben demasiada. El dosímetro registra la cantidad de exposición e indica un valor para que un experto pueda analizar los datos.

Si la dosis excede los 400 microsieverts en una semana, será necesario tomar medidas para aumentar la protección en las instalaciones, como el uso de materiales anti radiación electromagnética. Nadie debería absorber más de 20 milisieverts de radiación al año.

Conclusión

La radiación puede llegar hasta el ADN y provocar mutaciones, lo que potencialmente podría provocar cáncer y otras enfermedades. Una dosis elevada de radiación puede causar síntomas como náuseas, vómitos, dolores de cabeza, mareos y muchos más.

Debido a todos los efectos perjudiciales para la salud, es necesario utilizar materiales anti radiación electromagnética. Además, no debes olvidar que incluso si utilizas barreras protectoras debes regular la cantidad de radiación que llega hasta tu cuerpo. Para ello, lo mejor es usar dosímetros.