Ciudad de México.- Al viajar en un avión es obligatorio tener el celular en modo avión y en las gasolinerías se pide no utilizar el teléfono, ambos debido a la radiación electromagnética que puede afectar los sistemas al interactuar. Pero, ¿por qué sucede esto?, ¿cómo pueden afectar?, y sobre todo ¿qué problemas puede evitarnos?

Estas respuestas son contestadas por la Unidad de Alta Tecnología (UAT) de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) que cuenta con el Laboratorio de Compatibilidad Electromagnética, rama de la ingeniería dedicada a resolver estas cuestiones. En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Carlos Romo Fuentes, investigador de la UAT y encargado de este laboratorio, explicó sobre el tema.

El Laboratorio de Compatibilidad Electromagnética tiene como fin la caracterización electromagnética de sistemas tecnológicos espaciales, automotrices, de electrodomésticos y aeronáuticos para hacerlos compatibles y funcionales entre ellos. Fue apoyado con la convocatoria de desarrollo de infraestructura de laboratorios científicos de 2013 del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) con un fondo de cinco millones de pesos. Este recinto comparte instalaciones con el Laboratorio Nacional de Ingeniería Espacial y Automotriz (LNIEA) en la UAT en Juriquilla, Querétaro.

Para comenzar, ¿qué es la EMC?

La compatibilidad electromagnética (EMC, por sus siglas en inglés) es la capacidad de un sistema eléctrico electrónico de funcionar de manera adecuada y satisfactoria en un ambiente electromagnético sin que se generen perturbaciones al mismo o a otros sistemas ubicados en el mismo espacio. "La teoría electromagnética establece que cualquier sistema alimentado por corrientes y voltajes generará emisiones de ondas electromagnéticas. Desde ese principio se sabe que habrá una interacción entre todas las emisiones generadas por todos los sistemas que compartan un espacio", platicó el doctor.

En la tecnología actual hay muchos componentes que emiten este tipo de señales y que, al formar parte de un sistema más completo, comparten ese espacio, tal como el radio de un automóvil o la pantalla de un celular.

La compatibilidad electromagnética se da cuando todos los sistemas de un aparato electrónico pueden funcionar correctamente sin que uno haga que falle el otro o sin que él mismo se genere interferencias que ocasionen fallas en su propio funcionamiento. Para saber si el sistema generará emisiones de alta intensidad que afecte a otros pequeños sistemas del aparato, se debe conocer y caracterizar el fenómeno electromagnético emitido, así como también se debe conocer si un sistema es susceptible a reaccionar a diferentes niveles de intensidad del fenómeno electromagnético tal como el ejemplo del avión o la gasolinería.

Pero para realizar esta caracterización no se puede realizar si todos los sistemas están colocados dentro del sitio o cámara de pruebas, aunque sí se realizan estas pruebas. La caracterización individual requiere que se aísle sistema por sistema, es decir, parte por parte del aparato, para obtener su patrón de emisiones radiadas y conducidas, esto es, la emisión de las señales generadas por el sistema. Pueden existir dos tipos de emisiones: inalámbrica (emisiones radiadas) o alámbrica (emisiones conducidas).

Para realizar este tipo de mediciones, se utilizan cámaras anecoicas dentro de las cuales hay diferentes formas de medición que pueden proporcionar el valor de las intensidades del campo eléctrico o magnético radiado, o bien, los niveles de las señales conducidas generadas por la red de cableado que conecta al sistema. Esto para garantizar que integrado en un sistema más grande y complejo, este no generará interferencias electromagnéticas, como podrían ser los cables y sistemas dentro de un automóvil.

Sin eco electromagnético

El Laboratorio de Compatibilidad Electromagnética de la UAT cuenta con una cámara anecoica que es un cuarto blindado con paredes de material conductor. Dentro de este sitio se realizan las pruebas de compatibilidad y caracterización electromagnética de sistemas eléctricos electrónicos a sistemas que pueden provenir de la industria espacial, automotriz, electrodomésticos o aeronáutico, industrias fuertemente establecidas en Querétaro, estado sede de este recinto.

“El funcionamiento de la cámara anecoica inicia con el análisis de las señales que rebotan en las paredes, pues al ser paredes de material conductor, el parámetro de impedancia intrínseca es cero, lo cual establece un coeficiente de reflexión de menos uno. Esto es, que cualquier señal que incida sobre la pared metálica será reflejada por completo. Al ser un cuarto sellado ninguna señal electromagnética generada en su interior saldrá de la cámara, pues rebotará en las paredes internas del cuarto. De igual forma, ninguna señal que provenga del exterior logrará entrar a la cámara. De esta manera, al colocar un sistema o aparato en funcionamiento dentro de la cámara, este emitirá ondas electromagnéticas que llegarán a las paredes y rebotarán, es decir, se generará eco electromagnético”, explicó el doctor.

“Para evitar que esa señal rebote, se coloca en el interior de las paredes material absorbente de energía electromagnética, esto es, de la energía transportada por las componentes vectoriales eléctrica y magnética que viajan en una dirección ortogonal a estas mismas”, agregó.

Cuando las señales u ondas electromagnéticas alcanzan las paredes internas de la cámara se encuentran con conos de material absorbente, los cuales atenúan la componente eléctrica como la magnética, pues están conformados de material polímero con partículas de ferrita. “El polímero es un material con pocas pérdidas que atenúan las componentes eléctricas y la ferrita absorbe las líneas de campo magnético, lo que genera que disminuya la señal de la onda total”, comentó.

El tamaño de estos conos está asociado con la frecuencia de la señal y el factor de atenuación para esas frecuencias para garantizar que no haya rebote de señales. Sin embargo, podría suceder que la señal sea de muy alta energía y logre penetrar todo el material aunque no con la intensidad inicial.

Para evitar rebotes en las paredes, los conos están colocados sobre tabiques de ferrita de 15 por 10 por cinco milímetros de ferrita. Estos absorben la energía del campo magnético atenuando aún más la potencia de la señal. “Si aun así logran sobrepasar esto, las ondas llegarán a las paredes y rebotarán pero se volverán a encontrar con el medio de ferrita, que de nueva cuenta atenuará por el material absorbente.

Es entonces una cámara anecoica, es decir, sin eco electromagnético, pues la señal no rebota y pareciera que solo se genera señal desde el sistema activado, así medimos solo la señal que nos interesa caracterizar”, añadió.

Las dimensiones de la cámara son importantes, pues su diseño es establecido para cumplir con tamaños exactos internos que le permitirán realizar mediciones basadas en dos zonas básicas: la zona de inducción o cercana y la zona lejana o de radiación.

Tecnología certificada

La importancia de la compatibilidad electromagnética en el mundo tecnológico es tal que toda la tecnología debiera ser caracterizada y probada bajo estándares de compatibilidad, pues el hecho de hacer una prueba electromagnética permite estar bajo términos asociados a certificaciones de la industria que permiten usar y vender los productos e incluso permitir que dicho aparato esté en contacto con el cuerpo humano. Sin embargo, no siempre es así.

Las pruebas de EMC son de alto costo ya que garantizan que de obtener el estándar que establece los límites de emisión electromagnética irradiada o conducida, el producto podrá ser vendido bajo normatividad de compatibilidad electromagnética en el mercado internacional. “Es importante hacer estas pruebas para no generar problemas de salud al ser humano, pues con señales de alta intensidad puede generarse un daño a las células. También porque donde esté colocado un sistema bajo otro o semejante, estos no deben interferir unos con otros, es decir, evitar que actúen como control remoto entre los sistemas”, dijo el investigador.

Algunos otros ejemplos de incompatibilidad electromagnética es la interferencia entre aparatos de mensajería con sistemas eléctricos en automóviles, como en el caso de activación de bolsas de aire en los vehículos solo por recibir llamadas de teléfono celular o mensajes de texto y que podría provocar accidentes. O en la industria militar, el lanzamiento no intencional de misiles por el acoplamiento de señales entre los sistemas de comunicación y de control del lanzamiento.

Algunas industrias han puesto atención en el tema, pues incluso algunas pelotas de plástico son probadas, "son objetos que se pretende que estén en contacto con niños pequeños. Un bebé con una pelota que está en contacto con sus cobijas se frotará y se generará estática. Si el bebé la coloca en su rostro, podría generar una descarga electrostática”, explicó Carlos Romo.

Específicamente en México no están establecidas estas obligaciones de compatibilidad pero sí hay normas que recomiendan pruebas de EMC como la Norma Oficial Mexicana 121 para sistemas de comunicación o la Directiva Técnica en Sistemas de Radiofrecuencia del Instituto Federal de Telecomunicaciones publicada en el Diario Oficial de la Federación.

Hay pruebas, métodos y estándares para cada industria que se realizan dentro de una cámara anecoica pero los costos son muy elevados, debido a los precios del equipo utilizado que debe estar certificado y calibrado, estar actualizado y ser operacional, además de contar con infraestructura de control externo para evitar mediciones incorrectas. “En la Unidad de Alta Tecnología contamos con la cámara que cumple con estándares de la industria automotriz, aeronáutico, electrodomésticos y espacial”, afirmó.

Aunque normalmente estos sitios son diseñados para un solo tipo de estándares o industria, esta cámara de la UNAM logra abordar este reto para obtener ventajas y realizar investigación.

Investigación universitaria

Por el momento, este laboratorio cuenta con el equipo para caracterizar sistemas bajo algunas técnicas y realizar mediciones de preconformidad y precaracterización. Además, la cámara cuenta con la posibilidad de incorporar un automóvil de hasta tres toneladas dentro de ella mediante un acceso de doble puerta. “Actualmente podemos medir emisiones radiadas ya sea de sistemas de comunicación o navegación de sistemas incorporados en vehículos, esto con ayuda del equipo que tenemos como el analizador de redes vectoriales, osciloscopios, multímetros, antenas, cables, conectores. Consideramos que haciendo proyectos con la industria obtendremos mayor capacidad de medición”.

Como parte de las preocupaciones de esta universidad y grupo de profesores de la UAT, el tema de la compatibilidad electromagnética es ahora parte de las asignaturas de licenciatura en ingeniería en telecomunicaciones en el módulo de sistemas espaciales y sus aplicaciones en las telecomunicaciones y del programa de maestría en la Facultad de Ingeniería de la UNAM.

“Es vital que los alumnos sepan de normatividad, pruebas y certificación, pues les permitirá incorporarse rápidamente a la industria. Este tema, además, está siendo agregado a nuevos planes de estudios como el de ingeniería espacial que se planteará en la UNAM”, concluyó Carlos Romo.

Conacyt

Oaxaca de Juárez, Oaxaca.- La demanda de datos geográficos precisos impulsó a la Universidad del Mar (Umar), campus Puerto Ángel, a crear el Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica y Percepción Remota. Gracias a este espacio, alumnos y especialistas de la Umar tienen a su disposición cartografía reciente y detallada para documentar sus investigaciones.

Fundado en 1998, el laboratorio buscó, desde su inicio, responder a la necesidad de información geográfica del estado mediante la elaboración de bases de datos y mapas. Contar con cartografía reciente es esencial para el desarrollo de proyectos de investigación de alumnos y profesores de la Umar.

El Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica y Percepción Remota tiene el propósito de proveer el equipo o información digital que facilite el trabajo de los investigadores de la Umar. Es a través de drones aéreos y marinos que el laboratorio logra la alimentación de sus bases de datos que, a su vez, facilitan tareas como el conocimiento de especies, monitoreo de incendios y obtención de cartografía de fondos marinos.

Al frente del recinto se encuentra el maestro Eduardo Ramírez Chávez, especialista en administración integral del medio ambiente y biología marina. En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, detalló que el laboratorio, además de generar información para uso interno, trabaja en coordinación con otras instituciones para la preservación del medio ambiente.

Las actividades y servicios prestados por el laboratorio permiten la convergencia de diferentes disciplinas científicas, puesto que alumnos de las licenciaturas en biología marina, oceanología, acuacultura, ciencias marítimas, ingeniería ambiental, y de las maestrías en ecología y ciencias ambientales (adscritas al Programa Nacional de Posgrados de Calidad, PNPC), hacen uso de las herramientas del Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica y Percepción Remota para la precisión de sus investigaciones.

Tecnología de punta

Los vehículos aéreos no tripulados (drones) son las herramientas principales del laboratorio, pues gracias a sus características permiten la exploración geográfica para conocer datos como temperatura, ubicación y la toma de videos y fotografías.

Los drones son equipos de operación remota que, de acuerdo con la normatividad emitida por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT), en territorio nacional pueden volar a una altura máxima de 122 metros y en una línea visual no mayor a 457 del operador.

Su dinámica de uso facilita al Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica y Percepción Remota la exploración y análisis del entorno, que va desde espacios marinos y ríos hasta extensiones de bosques y montañas.

El maestro Eduardo Ramírez Chávez explicó que los drones facilitan el monitoreo biológico de especies marinas como delfines y rayas, además el seguimiento de granjas acuícolas.

El laboratorio emplea un dron marino —también llamado glider—para explorar los arrecifes y determinar el grado de sedimentación en estas zonas. Otro de los usos es la exploración de la biodiversidad de los corales en costas oaxaqueñas y el levantamiento de mapas con información vigente.

“Los trabajos de monitoreo del Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica y Percepción Remota pueden apoyar a otras instancias en la toma de decisiones referentes al medio ambiente, como en el caso de la selección de áreas destinadas a la conservación. La exploración en costas de Oaxaca se realiza en coordinación con el Parque Nacional Huatulco”, indicó Eduardo Ramírez.

El Parque Nacional Huatulco forma parte de las zonas naturales protegidas por la Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas (Conanp), conformada por 11 mil 890 hectáreas de extensión terrestre y marina.

El equipamiento del recinto integra también drones que han sido utilizados para el monitoreo de incendios forestales y zonas vulnerables a ellos, del mismo modo, han sido ocupados para el levantamiento de cartografía de precisión.

“La cartografía de precisión son mapas de mayor detalle, en los cuales se pueden observar, por ejemplo, índices de vegetación o suelos con capacidad para recargas de acuíferos”.

Además, la tecnología empleada por los especialistas del Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR) presta el servicio de análisis de imágenes para la selección de rellenos sanitarios.

Investigaciones actuales

El Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica y Percepción Remota ha comenzado trabajos en coordinación con la Comisión Nacional Forestal (Conafor) para el monitoreo de incendios forestales, que portan cámaras con visor infrarrojo, que detectan los puntos susceptibles a incendio. Hasta el momento, los drones han examinado 66 hectáreas de superficie para evaluar zonas dañadas o susceptibles a incendios.

Otra de las investigaciones emergentes es la búsqueda de material pétreo mediante el sobrevuelo de drones en los ríos, que capturan fotografías individuales que posteriormente unen en un mosaico para calcular los volúmenes de material pétreo.

La importancia de este estudio reside en el impacto que tiene el material pétreo en el sistema pluvial, pues el material viaja hasta los arrecifes provocando un proceso de sedimentación que culmina en la muerte de los corales.

Laboratorio UMAR 2Como resultado de los proyectos en el laboratorio, alumnos de las carreras en biología marina e ingeniería ambiental realizaron trabajos de tesis cuyo eje de investigación se centró en el uso de herramientas del Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica y Percepción Remota.

“Sitios potenciales para la conservación en la zona costera de Oaxaca” es el trabajo presentado por Oscar Carreño Reyes, licenciado en biología marina por la Umar. La investigación concluye con 42 sitios potenciales para la conservación con base en parámetros ecológicos, sociales y económicos.

Del mismo modo, Alejandra Lagunas Pérez, egresada de la licenciatura en biología marina, presentó la investigación “Evaluación de la gestión y conservación efectiva del área natural protegida: Parque Nacional Huatulco”, que tomó de referencia información del banco de datos del laboratorio.

El laboratorio cuenta con los recursos para evaluaciones de características territoriales, como en la investigación denominada “Evaluación de la aptitud del territorio veracruzano para la producción teórica de bioetanol a partir de caña de azúcar, sorgo dulce y remolacha azucarera”, a cargo de Ana Morales Rangel, ingeniera ambiental egresada de la Umar.

Conacyt

Zacatecas, Zacatecas.- Identificar y prevenir la resistencia a la insulina en la etapa puberal, así como su adecuado diagnóstico, es uno de los objetivos de estudio del Cuerpo Académico de Medicina y Epidemiología Molecular de la Universidad Autónoma de Zacatecas (CA-UAZ-207), proyecto de investigación que lo hizo acreedor al Premio Pfizer 2017.

Este cuerpo académico de la Unidad Académica de Medicina Humana y Ciencias de la Salud (UAMHyCS) y de la Unidad Académica de Ciencias Químicas (UACQ), ambas de la UAZ, es liderado por la doctora Margarita de la Luz Martínez Fierro; lo integran también los doctores Idalia Garza Veloz, José Isaías Badillo Almaraz, Virginia Flores Morales, y colaboran Edith Cárdenas Vargas, Miguel Ángel Cid Báez, Gloria Patricia Hernández Delgadillo, Fabiola Trejo Vázquez y la maestra Yolanda Ortiz Castro, todos docentes investigadores en la UAZ, quienes trabajan en este proyecto de investigación desde mayo de 2014, en coordinación con la Secretaría de Educación Pública (SEP) de Zacatecas y estudiantes de la licenciatura en medicina general y posgrado de la UAZ.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, la doctora Edith Cárdenas Vargas informó que la resistencia a la insulina es una alteración fácil de detectar, potencialmente reversible y, en la actualidad, es causa de patologías tales como la diabetes, el síndrome de ovario poliquístico, el síndrome metabólico y algunos tipos de cáncer, entre otros.

Hormonas y pubertad

Expuso que el equipo seleccionó la pubertad como objeto de estudio, debido a que durante esta etapa existe resistencia fisiológica a la insulina, ya que hormonas como las sexuales, del crecimiento y el cortisol son contrarreguladoras de la insulina e intervienen en su funcionamiento, es por ello que durante la etapa puberal muchos adolescentes debutan con diabetes mellitus tipo 2.

“Inicialmente, el trabajo iba encaminado únicamente a demostrar la presencia de resistencia a la insulina en población púber zacatecana, con la finalidad de realizar esquemas de prevención. Sin embargo, durante el trayecto del estudio, observamos algunas otras alteraciones que también consideramos abordar como objeto de estudio. De manera general, la valoración de la madurez sexual se realiza mediante una escala denominada Tanner que va del I al V y se establece a través de características del desarrollo físico de los niños y adolescentes”.

Explicó que una de las alteraciones que el equipo encontró en la investigación es que en el estadio IV de Tanner, se presentó en la resistencia a la insulina un patrón muy distinto a lo reportado en algunos otros artículos y que este hecho va encaminado, aparentemente, a algún factor relacionado con la pubertad.

“Observamos un retraso en la maduración sexual de los adolescentes obesos —de hasta dos años—, mientras que en los pacientes con un índice de masa corporal normal, vemos el comportamiento esperado y descrito en los artículos. Este hallazgo es nuevo, no está reportado, pero es preocupante porque aborda una alteración fisiológica que no se esperaba que existiera”.

Diabetes en edad pediátrica

La endocrinóloga pediatra indicó que es necesario implementar estrategias adecuadas para prevenir la obesidad y para diagnosticar la resistencia a la insulina. En el estudio, el equipo de investigadores observó que niños de primaria y secundaria ya cursan con valores de resistencia a la insulina alterados, hallazgo importante a nivel de prevención, ya que bajo un tratamiento adecuado con vigilancia estrecha, tanto la obesidad como la resistencia a la insulina se revierten.

“Por otro lado, se está observando un incremento importante en los casos de diabetes en edad pediátrica, y tan solo en el Hospital General Zacatecas ‘Luz González Cosío’, son más de 100 pacientes en la clínica de diabetes infantil, dirigida por su servidora, alrededor de seis por ciento se trata de diabetes mellitus tipo 2, enfermedad que antes solo se observaba en adultos”, expuso.

La doctora Margarita de la Luz Martínez, miembro nivel II del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), dijo que estos hallazgos se obtuvieron en la primera etapa de investigación, mediante un estudio piloto cuyos resultados serán presentados en el Congreso Nacional de Endocrinología Pediátrica. Además con la intención de gestionar recursos para ampliar el número de pacientes, el protocolo fue sometido a otras convocatorias como la del Instituto Científico Pfizer, de donde recientemente ganaron el primer lugar.

El equipo también trabaja en diversos artículos científicos que reportan la parte epidemiológica y los predictores de resistencia a la insulina derivados de este proyecto.

“Los datos que hemos obtenido son recientes, incluyen de 2014 hasta la fecha, por lo que estamos trabajando en los manuscritos para publicar en revistas indizadas los resultados obtenidos que incluyen variables epidemiológicas, características clínicas, niveles de insulina y de glucosa, índice de masa corporal (IMC) y otros datos que sustentan estos hallazgos. Como empezamos a ver comportamientos no reportados en la literatura, lo que hicimos fue derivar en varias vertientes la investigación para encontrar las respuestas a lo que está sucediendo”.

En busca de bases moleculares

La doctora en ciencias con orientación en biología molecular e ingeniería genética expuso que actualmente el equipo trabaja en la búsqueda de bases moleculares —proteínas o genes involucrados en el efecto observado—, que puedan ser útiles para identificar qué mecanismos están involucrados y poder proponer alternativas de solución.

El equipo trabaja con biomarcadores llamados adipocitocinas, que son proteínas producidas por el tejido adiposo que participan en la regulación de la resistencia a la insulina y la inflamación y que pudieran dar respuestas a nivel molecular de la conexión entre la obesidad con la resistencia a la insulina y la pubertad.

La doctora Edith Cárdenas destacó que el procedimiento para identificar la resistencia a la insulina es muy sencillo, el problema es que para ello se necesita el reactivo de la insulina basal, además de la glucosa en ayuno, pero no se cuenta con la primera en ninguna institución de salud del estado. “Es una prueba muy económica y detectable con una sola muestra sanguínea. Con la detección de la resistencia a la insulina podríamos prevenir muchos problemas de salud como los ya mencionados”.

Obesidad y diabetes

La doctora Margarita de la Luz Martínez mencionó que en la sociedad es común relacionar la obesidad con la diabetes; sin embargo, es necesario incorporar la resistencia a la insulina como otra de las principales afecciones relacionadas con la obesidad.

“Considero que anteriormente estábamos acostumbrados como sociedad a relacionar casos de diabetes con la población adulta, cuando hoy sabemos que es una enfermedad más frecuente en población cada vez más joven, incluidos púberes y niños. Un método fácil para la detección de la resistencia a la insulina es el índice de HOMA-IR que se deriva de los valores de glucosa basal e insulina; sin embargo, en la literatura mexicana no hay rangos establecidos para la población púber que indiquen a partir de qué valor se considera la existencia de resistencia a la insulina con consecuencias adversas para la salud, por lo que es importante establecer estos puntos de corte para diagnosticar efectivamente esta condición desde la pubertad y prevenir su progresión a prediabetes o diabetes”.

Indicó que la etapa siguiente de este proyecto consiste en establecer estos valores del HOMA-IR en la etapa puberal, para que existan a nivel nacional y con ello saber si un paciente es resistente o no a la insulina. Informó que actualmente los rangos registrados son establecidos en función de la edad y no por etapa puberal, que es lo más importante, debido a su variabilidad entre edades, etnia y otras condiciones fisiológicas. Los pocos reportes que existen en donde se toma en cuenta el desarrollo puberal incluyen muestras pequeñas y no son en población mexicana.

“Lo siguiente, que ya también tenemos avanzado en un 50 por ciento, es cuantificar estos biomarcadores. Los avances han sido medidos en una población pequeña, ya que lo hemos hecho con recursos propios. Con el apoyo que recibimos recientemente, podremos incrementar la población de estudio y decidir cuáles son los marcadores más óptimos. Uno de los resultados deseables es tener un algoritmo matemático —fórmula— que nos ayude a predecir el riesgo de que alguien con resistencia a la insulina pueda desarrollar una prediabetes o debutar con una diabetes mellitus tipo 2, esto pensado en consolidar estrategias de control o prevención”, finalizó.

Conacyt