Medios De Transmision Fibra Optica Microondas

Fibra Óptica

Es el medio de transmisión mas novedoso dentro de los guiados y su uso se esta masificando en todo el mundo reemplazando el par trenzado y el cable coaxial en casi todo los campos. En estos días lo podemos encontrar en la televisión por cable y la telefonía.

En este medio los datos se transmiten mediante una haz confinado de naturaleza óptica, de ahí su nombre, es mucho más caro y difícil de manejar pero sus ventajas sobre los otros medios lo convierten muchas veces en una muy buena elección al momento de observar rendimiento y calidad de transmisión.

Físicamente un cable de fibra óptica esta constituido por un núcleo formado por una o varias fibras o hebras muy finas de cristal o plástico; un revestimiento de cristal o plástico con propiedades ópticas diferentes a las del núcleo, cada fibra viene rodeada de su propio revestimiento y una cubierta plástica para protegerla de humedades y el entorno.

En el cable de fibra óptica las señales que se transportan son señales digitales de datos en forma de pulsos modulados de luz. Esta es una forma relativamente segura de enviar datos debido a que, a diferencia de los cables de cobre que llevan los datos en forma de señales electrónicas, los cables de fibra óptica transportan impulsos no eléctricos. Esto significa que el cable de fibra óptica no se puede pinchar y sus datos no se pueden robar.

El cable de fibra óptica es apropiado para transmitir datos a velocidades muy altas y con grandes capacidades debido a la carencia de atenuación de la señal y a su pureza.

Composición del cable de fibra óptica

Una fibra óptica consta de un cilindro de vidrio extremadamente delgado, denominado núcleo, recubierto por una capa de vidrio concéntrica, conocida como revestimiento. Las fibras a veces son de plástico. El plástico es más fácil de instalar, pero no puede llevar los pulsos de luz a distancias tan grandes como el vidrio.

Debido a que los hilos de vidrio pasan las señales en una sola dirección, un cable consta de dos hilos en envolturas separadas. Un hilo transmite y el otro recibe. Una capa de plástico de refuerzo alrededor de cada hilo de vidrio y las fibras Kevlar ofrece solidez. En el conector de fibra óptica, las fibras de Kevlar se colocan entre los dos cables. Al igual que sus homólogos (par trenzado y coaxial), los cables de fibra óptica se encierran en un revestimiento de plástico para su protección.

Las transmisiones del cable de fibra óptica no están sujetas a intermodulaciones eléctricas y son extremadamente rápidas, comúnmente transmiten a unos 100 Mbps, con velocidades demostradas de hasta 1 gigabit por segundo (Gbps). Pueden transportar una señal (el pulso de luz) varios kilómetros.

Consideraciones sobre el cable de fibra óptica

El cable de fibra óptica se utiliza si:

o Necesita transmitir datos a velocidades muy altas y a grandes distancias en un medio muy seguro.

El cable de fibra óptica no se utiliza si:

o Tiene un presupuesto limitado.

o No tiene el suficiente conocimiento para instalar y conectar los dispositivos de forma apropiada.

Se trata de un medio muy flexible y muy fino que conduce energía de naturaleza óptica. Su forma es cilíndrica con tres secciones radiales: núcleo, revestimiento y cubierta .El núcleo está formado por una o varias fibras muy finas de cristal o plástico. Cada fibra está rodeada por su propio revestimiento que es un cristal o plástico con diferentes propiedades ópticas distintas a las del núcleo. Alrededor de este conglomerado está la cubierta (constituida de material plástico o similar) que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos, abrasiones, humedad, etc…

Permite un gran número de canales y velocidades muy altas, superiores al GHz. Tienen un Bc enorme (50Ghz máx., 2Ghz típico), Rmax enorme (2Gbps máx.), pequeño tamaño y peso, y una atenuación pequeña. Es inmune a ruidos e interferencias y son difíciles de acceder. Tienen como inconvenientes el precio alto, la manipulación complicada, el encarecimiento de los costos (mano de obra, tendido,..)

Es un medio muy apropiado para largas distancias e incluso últimamente para LAN’s.

Cableado macho RJ-45

El conector macho RJ-45 de NEX1 tiene la característica de excelente flexibilidad. Para ser usados en terminación de cables horizontales, cables blackbone y patch cords.

Características:

• De gran flexibilidad: uso de cable multifilar o cable sólido.
• Conector modular para ocho conectores.
• Terminación con uso de herramientas estándar.
• La barra de carga permite mantener menos de 1/2″ de trenzado.
• recomendado para el uso de los sistemas como par trenzado y comunicación en aplicaciones de PABX.

MEDIOS NO GUIADOS

Los medios no guiados o sin cable han tenido gran acogida al ser un buen medio de cubrir grandes distancias y hacia cualquier dirección, su mayor logro se dio desde la conquista espacial a través de los satélites y su tecnología no para de cambiar. De manera general podemos definir las siguientes características de este tipo de medios: a transmisión y recepción se realiza por medio de antenas, las cuales deben estar alineadas cuando la transmisión es direccional, o si es omnidireccional la señal se propaga en todas las direcciones.

Líneas Aéreas / Microondas:

Líneas aéreas, se trata del medio más sencillo y antiguo q consiste en la utilización de hilos de cobre o aluminio recubierto de cobre, mediante los que se configuran circuitos compuestos por un par de cables. Se han heredado las líneas ya existentes en telegrafía y telefonía aunque en la actualidad sólo se utilizan algunas zonas rurales donde no existe ningún tipo de líneas.

Microondas, en un sistema de microondas se usa el espacio aéreo como medio físico de transmisión. La información se transmite en forma digital a través de ondas de radio de muy corta longitud (unos pocos centímetros). Pueden direccionarse múltiples canales a múltiples estaciones dentro de un enlace dado, o pueden establecer enlaces punto a punto. Las estaciones consisten en una antena tipo plato y de circuitos que interconectan la antena con la terminal del usuario.

Los sistemas de microondas terrestres han abierto una puerta a los problemas de transmisión de datos, sin importar cuales sean, aunque sus aplicaciones no estén restringidas a este campo solamente. Las microondas están definidas como un tipo de onda electromagnética situada en el intervalo del milímetro al metro y cuya propagación puede efectuarse por el interior de tubos metálicos. Es en si una onda de corta longitud.

Tiene como características que su ancho de banda varia entre 300 a 3.000 Mhz, aunque con algunos canales de banda superior, entre 3´5 Ghz y 26 Ghz. Es usado como enlace entre una empresa y un centro que funcione como centro de conmutación del operador, o como un enlace entre redes Lan.

Para la comunicación de microondas terrestres se deben usar antenas parabólicas, las cuales deben estar alineadas o tener visión directa entre ellas, además entre mayor sea la altura mayor el alcance, sus problemas se dan perdidas de datos por atenuación e interferencias, y es muy sensible a las malas condiciones atmosféricas.

Microondas terrestres: Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas.

Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisión de televisión y voz.

La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia (con cable coaxial y par trenzado son logarítmicas). La atenuación aumenta con las lluvias.

Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas, pude haber más solapamientos de señales.

Microondas por satélite: El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada .Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario.

Se suele utilizar este sistema para:

• Difusión de televisión.
• Transmisión telefónica a larga distancia.
• Redes privadas.

El rango de frecuencias para la recepción del satélite debe ser diferente del rango al que este emite, para que no haya interferencias entre las señales que ascienden y las que descienden.

Debido a que la señal tarda un pequeño intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es devuelta al receptor o receptores, ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la señal.

Las diferencias entre las ondas de radio y las microondas son:

• Las microondas son unidireccionales y las ondas de radio omnidireccionales.
• Las microondas son más sensibles a la atenuación producida por la lluvia.
• En las ondas de radio, al poder reflejarse estas ondas en el mar u otros objetos, pueden aparecer múltiples señales “hermanas”.

MEDIO DE TRANSMISION ANCHO DE BANDA CAPACIDAD MÁXIMA CAPACIDAD USADA OBSERVACIONES

Cable de pares 250 KHz 10 Mbps 9600 bps - Apenas usados hoy en día. - Interferencias, ruidos.

Cable coaxial 400 MHz 800 Mbps 10 Mbps - Resistente a ruidos e interferencias - Atenuación.

Fibra óptica 2 GHz 2 Gbps 100 Mbps - Pequeño tamaño y peso, inmune a ruidos e interferencias, atenuación pequeña. Caras. Manipulación complicada.

Microondas por satelital 100 MHz 275 Gbps 20 Mbps - Se necesitan emisores/receptores.

Microondas terrestres 50 GHz 500 Mbps - Corta distancia y atenuación fuerte. - Difícil instalar.

Láser 100 MHz - Poca atenuación. - Requiere visibilidad directa emisor/ receptor.

Exposición humana a la radiación de radiofrecuencia y microondas generada por teléfonos móviles y otros dispositivos de comunicación inalámbricos

El Committee on Man and Radiation (COMAR) del Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) es consciente de la preocupación entre el público por la seguridad de la exposición a campos electromagnéticos de radiofrecuencia (RF) y microondas (MW) generados por los teléfonos móviles y otros dispositivos de comunicación inalámbricos.
Diversas organizaciones nacionales e internacionales han publicado guías para limitar la exposición humana a la energía de radiofrecuencia. Entre otras podemos citar la norma IEEE C95.1 [1], y las recomendaciones del National Council on Radiation Protection (NCRP) en EEUU [2], la International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) [3], y el National Radiation Protection Board (NRBP) en Gran Bretaña [4]. Aunque estas guías difieren en algunos aspectos, los límites en la banda de frecuencias que usan los teléfonos móviles y dispositivos similares son bastante parecidos. El consenso en la comunidad científica, que se refleja en estas guías, es que la exposición a energía de radiofrecuencia por debajo de los límites no conforma ningún riesgo.

En EEUU la Federal Communications Commission (FCC) autoriza la venta de dispositivos de comunicación inalámbricos que cumplen con su normativa [5]. La guía de la FCC, que está basada en los límites de exposición del NCRP, fue desarrollada para proteger a trabajadores y público en general porque la FCC tiene la responsabilidad legal de hacerlo, de acuerdo con la National Environmental Policy Act de 1969 (NEPA). Europa y otros países tienen sus propias reglamentaciones.

Se ha determinado, mediante medidas, que la mayoría de los teléfonos móviles y otros dispositivos de comunicación de baja potencia exponen a los usuarios a niveles de energía por debajo de estos límites. Algunos de estos dispositivos pueden afectar el funcionamiento de marcapasos, desfibriladores implantados u otros dispositivos médicos si se usan muy cerca de ellos (a algunos centímetros). Las personas que lleven dispositivos implantados deben seguir la indicaciones de su médico para un uso sin riesgos de los sistemas de comunicación inalámbricos.

ANTECEDENTES

El uso de teléfonos móviles se ha incrementado rápidamente a finales de los 90. Los nuevos sistemas de comunicación personal se basan en el mismo principio de un emisor/receptor móvil usado cerca de la cabeza. En estos momentos hay unos 80 millones de teléfonos móviles en los EEUU. Se estima que a nivel mundial habrá unos 500 millones en 2001 y unos 700 millones en el 2003.

Este informe pretende dar respuesta a la preocupación mostrada por parte del público con respecto a los riesgos para la salud derivados del uso de dispositivos inalámbricos, con especial énfasis en los teléfonos móviles.

Cuando se evalúan los posibles riesgos de la utilización de transmisores de radio deben tenerse en cuenta diversas consideraciones. La primera es la frecuencia de operación ya que las guías de exposición establecen límites que varían con la frecuencia. En EEUU los teléfonos móviles analógicos operan en una banda entre los 824 y los 849 MHz, mientras que los sistemas digitales PCS operan en la banda de 1850-1990 MHz. Los emisores/receptores portátiles, tipo walkie-talkie, lo hacen a frecuencias de 30, 150 y 450 MHz. Los teléfonos sin hilos domésticos operan típicamente a 50, 915 o 2450 MHz.

Un segundo factor a considerar es la potencia transmitida y la distancia del cuerpo a la que está el dispositivo. Los dispositivos sostenidos con la mano (teléfonos móviles, sin hilos , etc) operan a potencias bajas pero se usan muy cerca del cuerpo. Los dispositivos montados en vehículos operan con potencias mayores, pero la distancia de la antena al cuerpo es también mayor.

La exposición de una persona a la energía de radiofrecuencia se puede medir de distintas formas. Para dispositivos usados cerca del cuerpo la magnitud más útil es la tasa de absorción específica (SAR: Specific Absorption Rate). La SAR es una medida de la potencia depositada en el cuerpo (ya sea en una región o promediada en todo el cuerpo) y se expresa en vatios por kilogramo de tejido (W/kg). Todas las guías de exposición citadas anteriormente están diseñadas para limitar la SAR a valores seguros.

La exposición humana a la radiación de radiofrecuencia y de microondas emitida por los teléfonos móviles incrementa considerablemente el peligro de contraer cáncer de glándula salival, según un estudio realizado por un equipo de investigadores israelíes.
(AFP) Los riesgos de desarrollar un tumor canceroso en estas glándulas es casi un 50% más elevado entre los usuarios frecuentes de teléfonos móviles (a razón de 22 horas mensuales), afirma este estudio publicado en el American Journal of Epidemiology, extractos del cual reprodujo el diario israelí Yediot Aharonot este viernes. El peligro es aún mayor si los usuarios colocan el aparato en la misma oreja y no disponen de auricular.

Normas y guías de exposición de radiofrecuencia

Varias organizaciones han definido límites para la exposición humana a los campos de RF. Entre ellas el IEEE [1], el NCRP [2], la ICNIRP [3] y en Gran Bretaña el NRPB [4] (hay una lista de siglas en el anexo). Además, hay también varias regulaciones gubernamentales que están generalmente basadas en las guías y normas citadas. Estas guías definen valores ligeramente distintos entre ellas y tienen otras peculiaridades, pero a las frecuencias usadas por la mayoría de dispositivos de comunicación de RF todas son similares.

La mayoría de recomendaciones especifican dos conjuntos de límites, para exposición ocupacional y del público. En el caso particular de la norma IEEE-C95.1-1991 [1] se distingue entre entornos "controlados" (cualquier lugar donde las personas son conscientes que están sometidas a radiaciones de RF) e "incontrolados". La mayoría de guías definen límites que son cinco veces menores para entornos "incontrolados" (exposición para el público) que para entornos "controlados" (exposición ocupacional) en el margen de frecuencias hasta 3000 MHz.

Todas estas normas contemplan también diferentes situaciones de exposición. Entre ellas se distingue entre exposición de todo el cuerpo o de una región (esta es la más relevante para los dispositivos de comunicación de RF). También se especifican tiempos de promediado que varían de 6 a 30 minutos [1] (esto significa que exposiciones accidentales de duración menor que el tiempo de promediado pueden tener un valor mayor que el límite). En el caso de la IEEE-C95.1 se contempla además una exclusión para dispositivos de baja potencia, de forma que para estos dispositivos no es necesario hacer medidas para demostrar el cumplimiento con la norma (muchos dispositivos de comunicación personal, incluyendo teléfonos móviles, estarían incluidos en esta categoría). Otras recomendaciones, como la de la ICNIRP [3] o la FCC no contemplan ninguna exclusión.

Todas estas guías de exposición han sido elaboradas por comisiones formadas por científicos e ingenieros, que han revisado la literatura científica para identificar posibles peligros de la exposición a energía de RF. Las guías más importantes se han basado en la revisión exhaustiva de varios miles de artículos científicos, que incluían estudios de ingeniería, investigaciones en animales y cultivos celulares y estudios (epidemiológicos) en humanos. Las normas fueron aprobadas sólo después de un largo proceso de revisión por diversas partes interesadas, incluyendo el público en muchos casos.

A partir de esta revisión de la literatura la mayoría de comités llegó a la conclusión que el efecto más reproducible que se producía con exposiciones bajas era la modificación del comportamiento en animales de laboratorio entrenados. Este efecto, que se ha observado en varias especies animales y bajo diferentes condiciones de exposición, se manifiesta a partir de deposiciones de potencia en todo el cuerpo (SAR de cuerpo entero) de unos 4 W/kg. Esta deposición de potencia provoca un aumento de temperatura en el animal y les estimula a dejar de realizar una tarea compleja para la que se le había entrenado. Los cambios de comportamiento que se producen son totalmente reversibles y no se consideran peligrosos para el animal. Se trabaja con la hipótesis que deposiciones de potencia de este orden de magnitud en humanos producirían efectos comparables. Esta hipótesis no se ha comprobado experimentalmente. Para valores de SAR mucho mayores se puede someter al cuerpo a un esfuerzo térmico similar al que aparece a temperaturas ambiente muy elevadas o realizando un ejercicio extenuante. A pesar de un número de hipótesis bastante elevadas, no se ha podido establecer ningún mecanismo por el cual un campo electromagnético, con niveles por debajo de los de las guías de exposición, puede producir un daño biológico con consecuencias clínicas [6].
Los datos disponibles sobre exposición de humanos a energía de RF son limitados, especialmente para exposiciones de larga duración. Ha habido algunos experimentos de exposición de humanos a niveles de radiación parecidos a los de los teléfonos móviles, pero no se ha encontrado ninguna evidencia de posibles efectos dañinos. Una revisión excelente de la literatura disponible en este campo se puede encontrar en Moulder et al.

Dos estudios epidemiológicos que tratan sobre la relación entre tumores cerebrales y el uso de teléfonos móviles han sido publicados hasta la fecha. Rothman et at. [8,9] han concluido que no hay diferencia en mortalidad entre los usuarios de teléfonos móviles de mano (el aparato es sostenido con la mano, cerca de la cabeza) y usuarios de kits de vehículo (la antena está montada en el techo del vehículo). Hardell et al. [10,11] en un estudio de varios cientos de pacientes con tumores cerebrales en Suecia no encontró ninguna asociación estadísticamente significativa entre éstos y el uso de teléfonos móviles. Hay que tener presente, no obstante, que los tumores cerebrales suelen tardar años en desarrollarse, muchos más que los períodos de exposición de estos estudios.

En conclusión, no hay ninguna evidencia, ni de estudios de laboratorio ni epidemiológicos, de que la exposición a energía de RF por debajo de los límites que aparecen en las guías tenga algún efecto en la salud de los humanos.

Exposición debida los teléfonos móviles

En EEUU los teléfonos deben operar dentro de los límites que establece la FCC. Los que se comercializan en Europa deberán cumplir con regulaciones nacionales, que en muchos países son similares pero menos restrictivas que las de la FCC. El cumplimiento se verifica mediante métodos experimentales o teóricos, evaluando el SAR que producen los teléfonos en modelos de cabeza humana. Debido a los amplios márgenes de seguridad que se han incorporado a las guías, los límites de las regulaciones están muy lejos de aquellos que presumiblemente podrían significar un peligro.

Los fabricantes, en general, diseñan los teléfonos móviles para cumplir con las regulaciones, aunque al menos uno de ellos ha tenido que retirar un modelo del mercado porque la potencia emitida era ligeramente superior a la autorizada y el SAR era ligeramente superior al límite prescrito. Los teléfonos digitales (GSM, PCS) operan con potencias medias menores que los analógicos y por tanto la probabilidad de que excedan los límites es menor. Los teléfonos sin hilos analógicos que operan en la banda de 46 MHz emiten niveles de potencia mucho menores que un teléfono móvil y producen mucha menos exposición en el usuario. No obstante los nuevos teléfonos sin hilos digitales que operan a 900 MHz y 2.45 GHz radian potencias que son comparables con las de los teléfonos móviles.

Interferencias con equipos médicos

Niveles de energía de RF suficientemente altos pueden producir interferencias en otros equipos electrónicos [12]. Este problema es más probable que se produzca con energía pulsada, como en los teléfonos digitales. Algunos estudios han mostrado que los teléfonos móviles pueden alterar la operación de marcapasos o desfibriladores implantados si el teléfono se utiliza situado sobre el dispositivo [12],[13], y ha habido casos de interferencias con audífonos. Las personas con marcapasos, desfibriladores implantados, u otros dispositivos electrónicos de uso médico, deben consultar a su médico y/o al fabricante del teléfono para decidir qué precauciones, si fuese el caso, deben adoptar. Algunos fabricantes recomiendan usar el teléfono en el lado del cuerpo opuesto a aquel en el que se ha implantado el marcapasos.

Conclusiones

Los datos de medidas y cálculos indican que el SAR local producido por teléfonos sin hilos, teléfonos móviles, transmisores montados en vehículos y otros dispositivos personales de comunicación no exceden habitualmente los límites de la FCC y otras guías. La evidencia científica disponible hasta la fecha, revisada por los comités que han redactado las guías de exposición y por otros grupos de expertos no muestra la existencia de un peligro o riesgo sanitario derivado del uso de teléfonos móviles u otros dispositivos de comunicación. Es potencialmente posible que los teléfonos usados con la mano puedan producir interferencias en dispositivos médicos implantados si se sitúan muy cerca de ellos (unos pocos centímetros).

Tratamiento de alimentos con microondas

Una adecuada aplicación de las microondas en alimentos reduce el deterioro de sus componentes y mejora las características organolépticas.

Aunque el tratamiento térmico de alimentos con microondas se conoce desde finales de 1940, no fue hasta los años 60 cuando los microondas de uso doméstico adquirieron popularidad, en especial en EEUU, donde se empezaron a utilizar por primera vez. Las ventajas frente a los tratamientos convencionales son velocidad, limpieza, calentamiento selectivo del alimento, ausencia de contacto con superficies calientes, reducción de costes, mejora de la calidad y ahorro de energía.

Las microondas son parte del espectro electromagnético en el intervalo de frecuencia comprendido entre las zonas del infrarrojo y las ondas de radio (300 MHz-300 GHz); dicho intervalo corresponde a longitudes de onda entre 1 m y 1 mm. Debido a la proximidad existente entre las bandas de las microondas y de las ondas de radio, pueden solaparse las primeras en la zona de las ondas del radar. Con el fin de no interferir con estos usos, los microondas domésticos e industriales operan a unas frecuencias de 2450 MHz y 915 MHz.


Las microondas se generan en el magnetrón, dispositivo que transforma la energía eléctrica en un campo electromagnético. Cuando las microondas se aplican a los alimentos, la polaridad del campo electromagnético que se origina cambia de dirección varios millones de veces por segundo. Así, los componentes polares e ionizables (agua y sales minerales, principalmente) intentan orientarse con la dirección de dicho campo electromagnético, produciéndose fricciones y choques entre las moléculas que dan lugar a un aumento de la temperatura en el interior del alimento, hecho que diferencia el calentamiento con microondas de los tratamientos térmicos tradicionales. Una vez se genera calor en el alimento, éste se transmite por conducción y convección térmica.

Límites a las microondas

La falta de uniformidad en la distribución de la temperatura es uno de los mayores inconvenientes de las microondas ya que repercute en la calidad final del producto En relación a los efectos de las microondas sobre los microorganismos, algunos estudios apuntaron hace unos años la posibilidad de que existieran efectos no térmicos causantes de la letalidad. Sin embargo, se ha demostrado con posterioridad que la inactivación microbiana se debe exclusivamente al calor generado en el interior del alimento, siendo las curvas de inactivación microbiana semejantes a las de los tratamientos térmicos convencionales. Pese al gran número de ventajas que ofrece el tratamiento con microondas, existen inconvenientes como la limitada aplicación a alimentos de gran volumen, el elevado coste de las instalaciones y, sobre todo, la falta de uniformidad en la distribución de la temperatura en el interior del alimento, uno de los aspectos que más repercute en la calidad final del producto tratado.

Cuando no existe un adecuado control de la uniformidad del calentamiento pueden aparecer «puntos fríos» en los que la inactivación microbiana es incompleta, y los «puntos calientes», donde pueden tener lugar degradaciones térmicas excesivas con el consiguiente detrimento en las propiedades sensoriales y en el valor nutritivo del alimento. Por todo ello, es preciso conocer y controlar los factores que afectan al calentamiento, tanto los relacionados con los equipos (tipo de horno, frecuencia, potencia) como con las características inherentes al alimento (composición, propiedades físicas, tamaño, forma). Una de las opciones para mejorar la uniformidad del calentamiento en alimentos líquidos es realizar los tratamientos en flujo continuo. En general, se ha visto que estos tratamientos proporcionan calentamientos eficaces para pasterizar, por ejemplo, leche y zumo de naranja, conservando e incluso mejorando sus propiedades nutritivas y sensoriales respecto a tratamientos convencionales llevados a cabo en intercambiadores de calor.

Aplicaciones de las microondas

Además de los usos bien conocidos en el ámbito doméstico para calentar, cocinar y descongelar, se han desarrollado diversos equipos industriales que han ampliado enormemente el rango de aplicación de las microondas en alimentos. Así, las microondas se han utilizado durante los últimos años en aplicaciones como el proceso de secado durante la fabricación de pasta, el escaldado de vegetales y la pasteurización de alimentos envasados.


Quizás el uso industrial más exitoso es la utilización de las microondas para elevar la temperatura de piezas congeladas de carne, pescado, aves, vegetales y frutas. En la actualidad, en EEUU existen más de 400 plantas que trabajan con este fin. Esta aplicación es particularmente adecuada en el caso de piezas grandes de carne y pescado. Durante este proceso, piezas que se encuentran a -20°C han de pasar a -5 o -2°C, con el objetivo de facilitar, así, su troceado o fileteado para su posterior empaquetado y comercialización. Tradicionalmente, el proceso se llevaba a cabo dejando los productos en cámaras climáticas durante varios días, lo cual provocaba pérdidas de líquidos como sangre y soluciones de proteínas, mermándose de forma importante su calidad. Sin embargo, cuando se utilizan las microondas para este fin, el proceso es muy rápido. Por ejemplo, en piezas de 10-40 kg se consigue alcanzar la temperatura requerida en 5-10 minutos.

Del mismo modo, en la industria láctea, las microondas se utilizan también en el tratamiento de mantequilla congelada, que debe mantenerse congelada a muy baja temperatura hasta su troceado y posterior comercialización para evitar el desarrollo de rancidez. Un método eficaz para elevar la temperatura de la mantequilla y, así, facilitar su troceado, es el tratamiento con microondas. En la actualidad, existen al menos cuatro plantas trabajando a gran escala en Inglaterra. Otra de las aplicaciones de las microondas que está resultando atractiva para las industrias es el precocinado de bacón. Se ha visto que, cuando el bacón se calienta en un equipo tradicional como el grill, se producen importantes pérdidas de agua y grasa, y, como consecuencia, la estructura del alimento se encoge. Además, la grasa se funde en la superficie caliente del grill y se deteriora considerablemente, disminuyendo su calidad. Sin embargo, el bacón calentado con microondas conserva mejor su composición inicial y, consecuentemente, las dimensiones del producto apenas varían. Sólo en EEUU, existen más de 30 equipos de procesos en continuo.

En los últimos años se ha desarrollado un equipo para llevar a cabo calentamientos mediante microondas en flujo continuo de varios tipos de alimentos más o menos viscosos, e incluso no homogéneos. Se ha comprobado que podría ser particularmente útil para tratamientos de pasterización a alta temperatura y tiempos cortos y UHT de leche, nata, yogur, salsas, purés y alimentos infantiles. Debido a la ausencia de superficies calientes en contacto con el alimento y a la rapidez del proceso (140°C se alcanzan en menos de 1 segundo), se evitan sobrecalentamientos, preservándose la calidad del producto procesado y reduciéndose costes.

En el caso de la aplicación de las microondas en alimentos envasados, también se han dedicado muchos esfuerzos en el desarrollo de diferentes tipos de envases específicos para el tratamiento con microondas. Dependiendo de la finalidad del calentamiento, existen envases pasivos (vidrio, cerámica, papel, cartón y plástico), que no interfieren con las microondas, y envases activos, que consisten en delgados fragmentos metálicos entre láminas de cartón o poliéster metalizado, que inciden en el calentamiento del alimento mejorando la uniformidad del mismo. Estos últimos son particularmente útiles en el caso de alimentos heterogéneos como, por ejemplo, lasaña, pizzas, croissant, patatas fritas y en alimentos que han de alcanzar elevada temperatura, como es el caso de las palomitas de maíz.

¿EFECTOS NOCIVOS?

Las microondas son radiaciones no ionizantes, es decir, no rompen enlaces químicos ni originan cambios moleculares en los componentes alimentarios. La naturaleza de las reacciones químicas que se producen es idéntica a la de los calentamientos convencionales.




Sin embargo, si existe un adecuado control de la distribución del calor durante el proceso, cabe esperar a nivel cuantitativo un menor deterioro de los componentes e incluso mejores características organolépticas, cuando se comparan alimentos sometidos a microondas con los tratados mediante un proceso convencional llevado a cabo en idénticas condiciones de calentamiento, mantenimiento de la temperatura y enfriamiento.

A pesar de que en algunas ocasiones han surgido estudios que parecían apuntar hacia posibles efectos nocivos sobre la salud derivados de los alimentos tratados con microondas, después de más de medio siglo de utilización en el ámbito doméstico, no ha podido corroborarse ninguno de los efectos adversos señalados.

Microondas

Se denomina microondas a las ondas electromagnéticas definidas en un rango de frecuencias determinado; generalmente de entre 300 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 1 cm a 100 micrometros.

El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las UHF (ultra-high frequency, frecuencia ultra alta en español) (0.3 – 3 GHz), SHF (super-high frequency, frecuencia super 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, radiación terahercio o rayos T.

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 producir ondas de radio.

Torre de telecomunicaciones mediante microondas en Wellington Nueva Zelanda. El rango de frecuencias de microondas es utilizada para transmisiones de televisión (500 – 900 MHz, dependiendo de los países) o telefonía móvil (850 – 900 MHz y 1800 – 1900 MHz).

Generación

Las microondas pueden ser generadas de varias maneras, generalmente divididas en dos categorías: dispositivos de estado sólido y dispositivos basados en tubos de vacío. Los dispositivos de estado sólido para microondas están basados en semiconductores de silicio o arsenuro de galio, e incluyen transistores de efecto campo (FET), transistores de unión bipolar (BJT), diodos Gunn y diodos IMPATT. Se han desarrollado versiones especializadas de transistores estándar para altas velocidades que se usan comúnmente en aplicaciones de microondas.

Los dispositivos basados en tubos de vacío operan teniendo en cuenta el movimiento balístico de un electrón en el vacío bajo la influencia de campos eléctricos o magnéticos, entre los que se incluyen el magnetrón, el Klistrón, el TWT y el girotrón.

Usos

Una de las aplicaciones más conocidas de las microondas es el horno de microondas, que usa un magnetrón para producir ondas a una frecuencia de aproximadamente 2,45 GHz. Estas ondas hacen vibrar o rotar las moléculas de agua, lo cual genera calor. Debido a que la mayor parte de los alimentos contienen un importante porcentaje de agua, pueden ser fácilmente cocinados de esta manera.

En telecomunicaciones, las microondas son usadas en radiodifusión, ya que estas pasan fácilmente a través de la atmósfera con menos interferencia que otras longitudes de onda mayores. También hay más ancho de banda en el espectro de microondas que en el resto del espectro de radio. Usualmente, las microondas son usadas en programas informativos de televisión para transmitir una señal desde una localización remota a una estación de televisión mediante una camioneta especialmente equipada. Protocolos inalámbricos LAN, tales como Bluetooth y las especificaciones de Wi-Fi IEEE 802.11g y b también usan microondas en la banda ISM, aunque la especificación 802.11a usa una banda ISM en el rango de los 5 GHz. La televisión por cable y el acceso a Internet vía cable coaxial usan algunas de las más bajas frecuencias de microondas. Algunas redes de telefonía celular también usan bajas frecuencias de microondas.
En la industria armamentística, se han desarrollado prototipos de armas que utilicen la tecnología de microondas para la incapacitación momentánea o permanente de diferentes enemigos en un radio limitado.

El Active Denial System (ADS, Sistema Activo de Rechazo) es un proyecto del Ejército de los Estados Unidos en fase de desarrollo para el uso de microondas como arma no letal. El ADS produciría un aumento de la temperatura corporal de un individuo situado a una distancia de hasta 500 metros, mediante el mismo sistema que utiliza un horno microondas.

La tecnología de microondas también es utilizada por los radares, para detectar el rango, velocidad y otras características de objetos remotos; o en el máser, un dispositivo semejante a un láser pero que trabaja con frecuencias de microondas.

Las cámaras de RF ejemplifican el gran cambio que recientemente ha surgido en este tipo de tecnologías. Desempeñan un papel importante en el ámbito de radar, detección de objetos y la extracción de identidad mediante el uso del principio de imágenes microondas de alta resolución, que consiste, esencialmente, en un transmisor de impulsos para iluminar la tarjeta, un auto-adaptador aleatorio de fase seguido por un receptor de microondas que produce un holograma a través del cual se lee la información de la fase e intensidad de la tarjeta de radiación.

Tecnologías usadas en la transmisión por medio de microondas

Al inicio, la tecnología de microondas, fue construyendo dispositivos de guía de onda: llamados "fontaneros". Luego surgió una tecnología híbrida:

• Circuito integrado de microondas (MIC en inglés) Para que luego los componentes discretos se construyeran en el mismo sustrato que las líneas de transmisión. La producción en masa y los dispositivos compactos:
  
• Tecnologias MMIC Pero existen algunos casos en los que no son posibles los dispositivos monolíticos:
  
• RFIC

Bandas de frecuencia de Venezuela