Arnaldo Gonzaacutelez Arias

MAGNETISMO C O T I D I A N O

O R Iacute G E N E S Y APLICACIONES

CIENCIAS EXACTAS PARA EL SABER

Arnaldo Gonzaacutelez Arias

Versioacuten pdf

MAGNETISMO

COTIDIANO

O R Iacute G E N E S

Y APLICACIONES

ARNALDO GONZAacuteLEZ ARIAS (La Habana 1946) Doctor en Ciencias

Fiacutesicas y profesor de la Universidad de La Habana desde 1972 hasta

2012 cuando se jubiloacute En ese lapso fue profesor de diferentes facul-

tades tutor de diplomas y un doctorado e impartioacute conferencias de

temas de magnetismo y teacutecnicas termoanaliacuteticas en varios centros de

investigacioacuten y universidades nacionales y extranjeras Durante cinco

antildeos se desempentildeoacute como editor informaacutetico de la Revista Cubana de

Fiacutesica Ha obtenido tres premios o menciones en concursos naciona-

les de periodismo cientiacutefico y divulgacioacuten cientiacutefica publicando maacutes

de sesenta artiacuteculos en revistas cientiacuteficas arbitradas y un centenar de

artiacuteculos de divulgacioacuten cientiacutefica en medios de prensa nacionales y

extranjeros Tiene a su haber los tiacutetulos siguientes Errores y medi-

ciones (Ed Ciencia y Teacutecnica La Habana 1984) Anaacutelisis Teacutermico

Diferencial y otras Teacutecnicas Termoanaliacuteticas (E Ciencia y Teacutecnica

La Habana 1986) Teacutecnicas Experimentales del Magnetismo (coautor

Ed Mined 1986) iquestQueacute es el magnetismo (Ediciones Universidad de

Salamanca Espantildea 2001) Fiacutesica para geografiacutea (soporte magneacutetico

Facultad de formacioacuten de profesores para la ensentildeanza media supe-

rior La Habana 2003) Introduccioacuten a las Teacutecnicas Termoanaliacuteticas

(coautor Ediciones Universidad de Valladolid 2014) y Un Paseo por

la Ciencia y la Tecnologiacutea (Ed Cientiacutefico Teacutecnica La Habana 2016)

Arnaldo Gonzaacutelez Arias

EDITORIAL CIENTIacuteFICO-TEacuteCNICA LA HABANA 2018

MAGNETISMO C O T I D I A N O

O R Iacute G E N E S Y APLICACIONES

Edicioacuten y correccioacuten Sergio Bello Canto

Disentildeo de cubierta Carlos Javier Soliacutes Meacutendez

Disentildeo interior Maikel Martiacutenez Pupo

Realizacioacuten de ilustraciones Yuleidis Fernaacutendez Lago

Composicioacuten digitalizada Madeline Martiacute del Sol

copy Arnaldo Gonzaacutelez Arias 2018

copy Sobre la presente edicioacuten

Editorial Cientiacutefico-Teacutecnica 2018

ISBN 978-959-05-1104-2

INSTITUTO CUBANO DEL LIBRO

Editorial Cientiacutefico-Teacutecnica

Calle 14 no 4104 e41 y 43 Playa La Habana Cuba

editorialmilcubartecubcu

ediciones caribe

UEB Graacutefica Haydeeacute Santamariacutea

3000 ejemplares

Febrero - 2019

Agradecimientos

El autor desea expresar su reconocimiento a los siguientes profeso-

res que amablemente consintieron en revisar y criticar el manuscri-

to original contribuyendo en gran medida a enriquecer su conteni-

do

Joseacute A Fernaacutendez Sacasas MsC Especialista de II grado de Me-

dicina Interna Profesor Titular y Profesor Consultante de la Uni-

versidad de Ciencias Meacutedicas de La Habana

Alberto Juan Dorta Contreras Dr en Ciencias Profesor e Investi-

gador Titular Laboratorio Central de Liacutequido Cefalorraquiacutedeo

(LABCEL) Universidad de Ciencias Meacutedicas de La Habana

Manuel de Jesuacutes Antoacuten Lolo Fiacutesico Investigador y Profesor Con-

sultante del Instituto de Ciencias Baacutesicas y Precliacutenicas ldquoVictoria de

Giroacutenrdquo Universidad Meacutedica de La Habana

Joseacute Ignacio Iacutentildeiguez de la Torre y Bayo MS y PhD Catedraacutetico de

Electromagnetismo de la Universidad de Salamanca Director del

Programa de Becas Predoctorales de Formacioacuten de Personal Inves-

tigador (FPI) del Ministerio de Ciencia y Tecnologiacutea Presidente

del Comiteacute de Expertos Externos del Programa de Evaluacioacuten de

Calidad en las universidades de Cantabria Sevilla y Caacutediz

Un agradecimiento especial a la Dra Nuvia Peacuterez Cruz especialis-

ta de 2do grado en Farmacologiacutea Cliacutenica de la Universidad Meacutedica

de La Habana Facultad Dr Salvador Allende por su inesperada ndash

aunque no menos valiosandash contribucioacuten

V

IacuteNDICE

Agradecimientos V

Introduccioacuten 1

Ciencia y falsa ciencia 3

Leyes y teoriacuteas 4

Algo para recordar 7

Capiacutetulo 1 Magnetismo lsquomisteriosorsquo 7

Engantildeo de las pulseras

iquestQueacute seraacute una lsquofrecuencia en siacutersquo

Asesino invisible

Magnetismo terrestre y campo magneacutetico

A los polos magneacuteticos les gusta el movimiento

Magnetosfera y el viento solar

Magnetismo planetario y solar

Teoriacutea del dinamo autosustentable

Capiacutetulo 2 Campo magneacutetico 33

Magnetismo microscoacutepico

Diamagnetismo

Paramagnetismo

Magnetismo macroscoacutepico

Paramagnetismo y bajas temperaturas

Ferromagnetismo

Materiales lsquodurosrsquo y lsquoblandosrsquo

Temperatura de Curie

Magnetismo en los organismos vivos

Otros ejemplos

Magnetizacioacuten teacutecnica

Grabacioacuten magneacutetica

Apeacutendice

Capiacutetulo 3 Corriente eleacutectrica 59

Carga eleacutectrica

Campo eleacutectrico

Conductor y dieleacutectrico

Interaccioacuten con un campo externo

Sustancias polares y no polares

Liacutequido y gas polares

Solvatacioacuten

Soacutelido polar

Sustancias no polares

Corriente continua y fuerza electromotriz

Pila y bateriacutea

Generador electrostaacutetico

Celda solar

Termoelectricidad

Piezoelectricidad

Circuitos de corriente continua

Superconductividad

Corriente alterna

Capiacutetulo 4 Interacciones electromagneacuteticas y ondas de radio 79

Magnetismo y corrientes eleacutectricas

Dinamo

Transformador e inductor

Radiacioacuten electromagneacutetica

Generacioacuten de campos electromagneacuteticos

Espectro electromagneacutetico

Transmisioacuten de sentildeales

Transmisioacuten de potencia Hornos de microondas

Cocinas de induccioacuten

Estimacioacuten de distancias radar

Deteccioacuten de metales

Radar de penetracioacuten terrestre

Capiacutetulo 5 Radiacioacuten de maacutes alta frecuencia 104

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia Fotones

Radiacioacuten ionizante y no ionizante

Radiacioacuten y organismos vivos

Radiacioacuten infrarroja y visible

Fotosiacutentesis

Laacuteser

Radiacioacuten ultravioleta

Rayos X

VIII

Rayos X en la medicina

Radiografiacutea computarizada (RC)

Radiografiacutea digital (RD)

Rayos gamma

Capiacutetulo 6 Otras aplicaciones del magnetismo 124

Diagnoacutestico meacutedico

Magnetoencefalograma

Imaacutegenes por resonancia magneacutetica

Levitacioacuten magneacutetica

Tratamiento magneacutetico del agua

Dispositivos para el tratamiento magneacutetico

Acelerador de partiacuteculas

Cuando el magnetismo es indeseable

Mina magneacutetica

Soldadura de tuberiacuteas de acero

Conflictos beacutelicos

Anomaliacuteas magneacuteticas

Capiacutetulo 7 Terapias magneacuteticas reales e ilusorias 150

Magnetostaacutetica y electromagnetismo

Campos magneacuteticos estaacuteticos magnetoterapia

Franz Anton Mesmer

Tractores de Perkins

Magnetoterapeutas contemporaacuteneos

El campo magnetostaacutetico es conservativo

Campos electromagneacuteticos

Microondas (300 MHz-3GHz)

Radiacioacuten de baja frecuencia

Breve historia de las terapias electromagneacuteticas

Reportes negativos

Nanomagnetismo y medicina

Separacioacuten magneacutetica

Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

Desintegracioacuten de tumores por calentamiento local (hipertermia)

iquestTratamientos magneacuteticos contra el dolor

iquestSon dantildeinos los campos magneacuteticos

Fuentes natural y artificial

En la comunidad

En la vivienda

Puesto de trabajo

Efecto bioloacutegico

Investigacioacuten cliacutenica

IX

Teleacutefono celular y caacutencer

Normas de seguridad

Capiacutetulo 8 Placebos y pseudociencia 180

Efecto placebo

Cienciahellip y lo que no lo es

Hay pseudociencias que se lsquomodernizanrsquo

iquestQueacute es la pseudociencia

iquestCoacutemo funciona la pseudociencia

Pseudociencia magneacutetica contemporaacutenea

Bibliografiacutea 199

X

INTRODUCCIOacuteN

Hace 15 antildeos presentamos en Salamanca un pequentildeo libro de divulga-

cioacuten cientiacutefica titulado Queacute es el magnetismo que vio la luz gracias al

apoyo en la revisioacuten de las pruebas de impresioacuten de los profesores

Ana Garciacutea Flores y Joseacute Ignacio Intildeiguez de la Torre y Bayo del de-

partamento de Fiacutesica Aplicada de esa universidad espantildeola De allaacute

hasta acaacute han surgido muchas novedades en el campo del magnetismo

En esta nueva edicioacuten aparte de que se subsanan algunas omisiones

se presenta un enfoque diferente y un contenido mucho maacutes actualiza-

do aunque respetando en todo momento el perfil de libro de divulga-

cioacuten

iquestHacia doacutende apunta el norte de la bruacutejula al norte o al sur

iquestQueacute hay de comuacuten entre un radar un horno de microondas y un

teleacutefono celular

iquestCoacutemo funciona una cocina de induccioacuten

iquestExisten verdaderamente las tormentas magneacuteticas iquestY el viento

solar

iquestDe queacute se compone la luz iquestY las ondas de radio

iquestCoacutemo se mide el campo magneacutetico del sol y los planetas

iquestEl agua se magnetiza iquestY los combustibles

iquestPara queacute sirve la Tomografiacutea de Emisioacuten de Positrones

iquestCoacutemo funcionan los trenes magneacuteticos

iquestSe puede aliviar el dolor utilizando un imaacuten

iquestDantildea la salud vivir cerca de una liacutenea de alta tensioacuten

iquestEs posible medir los biocampos generados por las personas

iquestSe orientan los animales mediante el campo magneacutetico terrestre

iquestQueacute es la pseudociencia magneacutetica

1

El libro pretende dar respuesta a estas y muchas otras preguntas

todas relacionadas de una u otra manera con el magnetismo o el elec-

tromagnetismo

Nuestro trabajo durante muchos antildeos en la Universidad de La Ha-

bana como profesor e investigador en el campo de los materiales

magneacuteticos nos permitioacute constatar que desde siempre ha existido un

gran intereacutes hacia fenoacutemenos magneacuteticos que pudieacuteramos llamar lsquono

convencionalesrsquo Este intereacutes auacuten se mantiene y se extiende desde la

buacutesqueda de posibles aplicaciones en la industria hasta el ensayo de

diversas terapias electromagneacuteticas No obstante tambieacuten hemos

comprobado que no siempre se dispone de la informacioacuten adecuada

sobre estos temas y que cuando de magnetismo o electromagnetismo

se habla a menudo afloran serias confusiones en cuanto a separar lo

real de lo ficticio

A veces se trata de copiar lo que no se comprende bien sin llevar a

cabo investigaciones o ensayos previos que permitan conocer la efec-

tividad real del dispositivo propuesto los paraacutemetros que se deben

controlar o el reacutegimen de operacioacuten recomendable Lo anterior se

agrava por el hecho de que es faacutecil encontrar materiales impresos en

revistas y perioacutedicos o en la World Wide Web cuya objetividad cien-

tiacutefica deja mucho que desear Puede que estas informaciones sean

divulgadas tanto por personas quizaacutes ingenuas entusiastas de los tra-

tamientos magneacuteticos (pero tan ignorantes en la materia que confun-

den faacutecilmente propiedades magneacuteticas con propiedades eleacutectricas)

como por fabricantes y comerciantes inescrupulosos maacutes interesados

en vender su producto que en presentar al posible comprador una in-

formacioacuten veraz Algunos de estos reclamos han resultado ser timos

comprobados sancionados por los tribunales

Estas son las razones fundamentales por las que decidimos recopi-

lar una informacioacuten miacutenima sobre las particularidades esenciales de

los campos magnetostaacuteticos y electromagneacuteticos asiacute como algunas de

sus aplicaciones presentes y futuras maacutes importantes Pensamos que el

lector sin formacioacuten cientiacutefica pero interesado en estos temas podraacute

asiacute valorar con mayor efectividad cualquier proposicioacuten magneacutetica

que se le presente De aquiacute que se ha tratado de utilizar un lenguaje

simple y dentro de lo posible sin tecnicismos y con la cantidad miacute-

nima de foacutermulas y ecuaciones pero a la vez en todo momento se ha

mantenido la rigurosidad cientiacutefica del contenido

Ciencia y falsa ciencia

El libro tambieacuten tiene la pretensioacuten de ayudar al lector a distinguir

entre lo que es ciencia y lo que no lo es tanto dentro de los temas

magneacuteticos como fuera de ellos

En las uacuteltimas deacutecadas se ha generalizado el uso del teacutermino pseu-

dociencia para designar un conjunto de teoriacuteas leyes descripciones y

procedimientos que pretenden ser cientiacuteficos pero que en realidad no

lo son Seguacuten Carl Sagan (1934-1996) astroacutenomo y divulgador cien-

tiacutefico ldquohellipcada campo de la ciencia tiene su propio complemento de

pseudociencia Los geofiacutesicos tienen que enfrentarse a Tierras planas

Tierras huecas Tierras con ejes que se balancean desordenadamente

continentes en raacutepido ascenso y hundimiento y profetas del terremoto

Los botaacutenicos tienen plantas cuyas apasionantes vidas emocionales se

pueden seguir con detectores de mentiras los antropoacutelogos tienen

hombres-mono supervivientes los zooacutelogos dinosaurios vivos y los

bioacutelogos evolutivos tienen a los literalistas biacuteblicos pisaacutendoles los

talones Los arqueoacutelogos tienen antiguos astronautas runas falsifica-

das y estatuas espurias Los fiacutesicos tienen maacutequinas de movimiento

perpetuo un ejeacutercito de aficionados a refutar la relatividad y quizaacute la

fusioacuten friacutea Los quiacutemicos todaviacutea tienen la alquimia Los psicoacutelogos

tienen mucho de psicoanaacutelisis y casi toda la parapsicologiacutea Los eco-

nomistas tienen las previsiones econoacutemicas a largo plazo Los meteo-

roacutelogos hasta ahora tienen previsiones del tiempo de largo alcancehellip

La astronomiacutea tiene como pseudociencia equivalente principal la as-

trologiacutea disciplina de la que surgioacute A veces las pseudociencias se

entrecruzan y aumenta la confusioacuten como en las buacutesquedas telepaacuteti-

cas de tesoros enterrados en la Atlaacutentida o en las previsiones econoacute-

micas astroloacutegicasrdquo (Sagan 2000)

Se podriacutea pensar que una educacioacuten teacutecnica o universitaria es una

salvaguarda contra la pseudociencia nada maacutes lejos de la realidad La

esencia del problema no estaacute en la cantidad de conocimientos que

alguien pueda acumular sino en la forma que se incorporan se anali-

zan y se usan estos conocimientos El desconocimiento sobre ciencias

que no son afines a la especialidad de la persona en cuestioacuten tambieacuten

puede favorecer la confusioacuten Cuando se desconoce la esencia del

meacutetodo cientiacutefico (que se expone en el capiacutetulo 8) resulta muy difiacutecil

por no decir imposible separar la ciencia de la pseudociencia

La ciencia y la pseudociencia se caracterizan respectivamente por

el escepticismo y la credulidad Mientras no encuentre una explica-

cioacuten satisfactoria a la manifestacioacuten de un proceso o evento determi-

nado con resultados verificables en cualquier momento y lugar la

ciencia no estaraacute satisfecha

La pseudociencia estaacute saturada de credulidad No exige demostra-

ciones y se contenta con conceptos y explicaciones vagas Presenta

sus resultados terminados de una vez y para siempre y de una forma

que no admite verificacioacuten

Cuando la pseudociencia tiene que ver con la medicina puede lle-

gar a ser peligrosa a veces por promover falsos diagnoacutesticos otras por

aplicar remedios no adecuados El posible dantildeo al paciente casi siem-

pre no proviene de la aplicacioacuten del tratamiento pseudocientiacutefico

(aunque en ocasiones el tratamiento en siacute pudiera ser perjudicial) sino

porque su aplicacioacuten impide que el paciente se someta al tratamiento

meacutedico convencional que eventualmente mejorariacutea su salud Con re-

gularidad aparecen en la prensa internacional casos que ilustran lo

anterior que a veces incluso llegan a los tribunales al aplicarse a las

personas terapias y medicamentos que no han sido validados por los

correspondientes ensayos cliacutenicos

Leyes y teoriacuteas Durante la revisioacuten del original un colega me llamoacute la atencioacuten que

en las Ciencias Sociales muchas veces se antepone la ley a la teoriacutea (y

en este libro se ha considerado lo contrario) Bajo ese punto de vista

se considera que la teoriacutea resume un conjunto de leyes y resulta ser

algo maacutes bien acabado terminado Aquiacute se considera una acepcioacuten

diferente comuacuten en las ciencias naturales que a nuestro entender no

entra necesariamente en contradiccioacuten con el punto de vista anterior

pues maacutes bien representa un nivel diferente de gradacioacuten Existen

teoriacuteashellip y teoriacuteas Y tambieacuten algo de tergiversacioacuten semaacutentica cuan-

do se les llama teoriacuteas a lo que no son maacutes que hipoacutetesis ie suposi-

ciones no contrastadas con la realidad

En las ciencias fiacutesicas y otras ciencias naturales muchas veces la

teoriacutea no se refiere a algo terminado sino al nivel primario de investi-

gacioacuten Es un meacutetodo de trabajo una herramienta que complementa al

experimento Es la forma en que se logra explicar cualitativa y cuanti-

tativamente un resultado experimental lo que permite disentildear nuevos

experimentos y predecir de antemano lo que posiblemente ocurriraacute Si

la prediccioacuten es correcta el conocimiento se ampliacutea y la teoriacutea se re-

fuerza Sirva de ejemplo la infinidad de artiacuteculos teoacutericos que se pu-

blican diacutea tras diacutea en las revistas cientiacuteficas especializadas donde no

se reportan resultados experimentales sino solo su posible interpreta-

cioacuten teoacuterica proponiendo relaciones o leyes particulares para esclare-

cer el por queacute el resultado de un determinado experimento

Usualmente las teoriacuteas cambian y se mejoran continuamente acer-

caacutendose soacutelo paso a paso a la realidad Cuando se alcanza una armoniacutea

total entre la teoriacutea y la praacutectica se llega a la ley como resumen final

de esa continua interaccioacuten Cuando eso ocurre las teoriacuteas pierden lo

que les quedaba de hipoacutetesis para convertirse en certezas porque ya

no se basan en la suposicioacuten o especulacioacuten sino en la praacutectica en la

interaccioacuten con la realidad en deducciones e inducciones rigurosas y

en una amplia evidencia experimental Y desde luego muchas hipoacute-

tesis se desechan cuando se comprueba que son ajenas a la realidad

que pretenden describir

Y coincidiendo con la interpretacioacuten mencionada maacutes arriba lo

que una vez fue teoriacutea y pasoacute a ser ley puede sin dudas llegar a for-

mar parte de una teoriacutea maacutes general que incluya varias leyes sin que

haya contradiccioacuten alguna pues en el universo cientiacutefico todo es per-

fectible

iquestY las respuestas a las preguntas que aparecen al inicio de esta in-

troduccioacuten Esperamos que el lector las encuentre en las paacuteginas si-

guientes

5

CAPIacuteTULO 1

MAGNETISMO lsquoMISTERIOSOrsquo

El progreso lejos de consistir en el cambio descansa en la retentiva

Cuando el cambio es absoluto no queda ente alguno al que mejorar y no

se establece direccioacuten para una posible mejora y cuando la experiencia

no se conserva como entre los salvajes la infancia es perpetua

Quienes no pueden recordar el pasado estaacuten condenados a repetirlo

En la primera etapa de la vida la mente es friacutevola y se distrae con facili-

dad no consigue el progreso por falta de constancia y consecuencia Asiacute

son los nintildeos y los baacuterbaros su instinto no ha aprendido nada de la expe-

rienciarsquo

JORGE AGUSTIacuteN NICOLAacuteS RUIZ DE SANTAYANA Y BORRAacuteS (1863-1952)

Poeta y filoacutesofo espantildeol-norteamericano

Algo para recordar

En alguna ocasioacuten a todos nos ha llamado la atencioacuten la propiedad que

poseen los imanes de interactuar a distancia de repelerse o atraerse

entre siacute o de atraer objetos que no son imanes como clavos o hebillas

sin tocarlos directamente Auacuten maacutes en determinada posicioacuten los ima-

nes son reacios a unirse en otra no quieren separarse

Esta misteriosa accioacuten a distancia sin contacto directo que tanto

atrae como repele resulta auacuten maacutes equiacutevoca por cuanto algunos obje-

tos son atraiacutedos por el imaacuten y otros muy parecidos no Cuando un

imaacuten atrae un objeto se puede interponer una laacutemina de cartoacuten o ma-

dera entre el imaacuten y el objeto iexcly lo seguiraacute atrayendo Y para acrecen-

tar auacuten maacutes el misterio cuando algunos objetos se frotan repetidamen-

te con un imaacutenhellip iexcltambieacuten se vuelven magneacuteticos Como si alguna

especie de espiacuteritu o presencia inmaterial contenida en el imaacuten fuera

capaz de transferirse al otro objeto Por cierto si alguna vez necesita

insertar un tornillo en una posicioacuten incoacutemoda pruebe a frotar suave-

mente el destornillador con un imaacuten desde el mango hacia la punta -o

al reveacutes- pero siempre en el mismo sentido Una vez hecho esto si el

tornillo tiene hierro en su composicioacuten quedaraacute adherido a su extre-

mo facilitando la insercioacuten en el sitio deseado

No es posible hacer un compendio de los fenoacutemenos magneacuteticos

maacutes habituales sin mencionar las supuestamente maacutegicas propiedades

de los imanes Han sido invocadas por iluminados falsos expertos y

curanderos de todo tipo para intentar curar o sanar a la gente mediante

pases o influencias magneacuteticas atribuyendo al magnetismo propieda-

des que de ninguna manera posee Tal comportamiento ante lo desco-

nocido parece ser innato a la naturaleza humana Hace 2 500 antildeos

Cleoacutebulo de Lindos uno de los siete sabios de la Antigua Grecia

afirmaba ldquohellipnada hay tan comuacuten en el mundo como la ignorancia y

los charlatanesrdquo

Tales praacutecticas quizaacutes pudieran tener alguna excusa en eacutepocas re-

motas cuando no se teniacutea la menor idea del origen de las propiedades

magneacuteticas Actualmente no tienen otra explicacioacuten que la irresponsa-

bilidad de quienes intentan aplicarlas sin informarse previamente

negando el pasado y el avance de los conocimientos cientiacuteficos por

todos los medios a su alcance

Ejemplos concretos abundan en la historia Cada vez que aparece

una teacutecnica novedosa y poco conocida o un nuevo fenoacutemeno fiacutesico

quiacutemico o bioloacutegico es casi una regla que al poco tiempo aparezcan

terapeutas que afirman poder curar una u otra dolencia aplicando la

nueva teacutecnica Pero las afirmaciones nunca van acompantildeadas por los

correspondientes estudios o ensayos cliacutenicos que corroboren la efecti-

vidad de la propuesta simplemente se enuncia una suposicioacuten como si

fuera una realidad lo que muchas veces resulta suficiente para que los

incautos caigan en las redes del iluminado de turno

Los ejemplos incluyen los intentos de aplicar imanes para curar di-

versas dolencias desde los tiempos antiguos o la de utilizar la recieacuten

surgida electricidad a principios del siglo pasado con los mismos fi-

nes Ejemplos maacutes recientes incluyen el novedoso neutrino (no tan

novedoso como poco conocido) para intentar justificar las absurdas

curaciones a distancia o las fotos Kirlian para probar la existencia de

la tergiversada bioenergiacutea supuestamente asociada solo a lo vivo y

capaz de regular los estados de salud o de aacutenimo de las personas

Se intenta asiacute explicar lo ilusorio con algo falseado que no es del

dominio puacuteblico o que auacuten no se conoce bien sin aportar evidencias

concretas de lo que se afirma Paradigma de lo absurdo aunque por

increiacuteble que parezca muchas veces funciona en determinados ciacutercu-

los incluso autodenominados cientiacuteficos sin serlo

Engantildeo de las pulseras En febrero de 2010 se publicoacute en el Diario Sur un informe sobre la

venta en Espantildea de las pulseras holograacuteficas lsquoPower Balancersquo

(httpwwwdiariosures20100210mas-actualidadsociedadnegocio-

redondo-201002100844html) (Figura 11)

Figura 11 Pulsera Power Balance y ampliacioacuten

del holograma (Tomado de

httpwwwdiariosures)

Seguacuten el artiacuteculo ldquohelliplas pulseras se agotan nada maacutes llegar a las

tiendas y el nuacutemero de reservas excede con creces las unidades que

salen al mercado Aunque la importadora es reacia a facilitar datos

sobre sus ventas en Espantildea un cruce de cifras permite aventurar que

estariacutean en torno a las 100 000 unidades diarias Un negocio redondo

si se tiene en cuenta que cada brazalete vale 35 eurosrdquo Es decir una

sola pulsera cuesta maacutes que el ingreso mensual promedio de cualquier

necesitado en un paiacutes pobre El precio de costo de los materiales con

que se confecciona la pulsera es de 1 euro aproximadamente

El negocio era tan fructiacutefero que enseguida surgieron muchos

competidores para tratar de coger su parte del pastel Las marcas de

pulseras se multiplicaron EFX Equilibrium Ion Balance Powerplus

Power equilibrium Trion-Z Energy balance Harmony zen 9

iquestY cuaacutel es el supuesto beneficio que brindan estas pulseras

Josh Rodarmel de Orange County California quien junto a su

hermano Troy las introdujo en el mercado en 2007 habiacutea declarado

con anterioridad haber implantado en hologramas frecuencias que

reaccionan positivamente al campo magneacutetico del cuerpo afirmando

que todo tiene una frecuencia al igual que los moacuteviles el wifi las

ondas de radio y cosas por el estilo y que todas reaccionan entre siacute

Seguacuten Rodarmel hay frecuencias que reaccionan negativamente con

el cuerpo pero otras lo hacen positivamente eacutel y su hermano habiacutean

descubierto coacutemo meterlas en un holograma que en contacto con el

cuerpo proporciona equilibrio fuerza y flexibilidad

En realidad la tal pulsera no es maacutes que un aro de goma que incor-

pora dos hologramas como los que pueden aparecer en cualquier tarje-

ta de creacutedito o en algunos sellos El modelo que maacutes eacutexito tiene estaacute

hecho con silicona aunque tambieacuten hay otro de neopreno Antildeade la

publicidad que Power Balance no contiene ninguna fuente de energiacutea

por siacute sola sino que son ldquolas energiacuteas bio-eleacutectricas de cada uno las

que cargan el holograma quantum sintonizando con el biocampo y

armonizando con tu chi interiorrdquo

En otro sitio se expresa que Power Balance es una frecuencia en siacute

almacenada en un medio (el holograma) que restaura el equilibrio

electromagneacutetico del cuerpo aislando a cada ceacutelula viva de los factores

externos que le impiden funcionar al 100 de sus capacidades

Lo anterior no es maacutes que palabreriacutea sin sentido donde se combi-

nan palabras de significado real como frecuencia sintoniacutea y hologra-

ma con otras inventadas de contenido semirreligioso o esoteacuterico como

chi o tergiversadas o ficticias como biocampo Obviamente se sigue

un patroacuten similar al de otros timos del mismo corte se tergiversan

palabras conocidas por el gran puacuteblico cuyo verdadero significado es

manejado solo por los especialistas

Todos saben lo que es sintonizar la radio pero solo los entendidos

saben que al sintonizar se estaacute haciendo resonar un circuito del equipo

con una sentildeal electromagneacutetica especiacutefica de las muchas que llegan

provenientes de diferentes emisoras

iquestQueacute seraacute una lsquofrecuencia en siacutersquo

Una frecuencia es el nuacutemero de veces que cualquier fenoacutemeno se

repite por segundo u otra unidad de tiempo (rotaciones oscilaciones

latidos etc) Es un nuacutemero que representa un concepto no un objeto

tangible Cuando los promotores hablan de almacenar frecuencias

estaacuten hablando de almacenar un concepto abstracto no de almacenar

un objeto A pesar de tener un valor numeacuterico una frecuencia no se

puede almacenar como tampoco se puede almacenar el tiempo para

despueacutes gastarlo cuando sea conveniente es un engantildeo total Sin con-

tar el hecho de que los hologramas no se cargan como si fueran pilas

reversibles

El Instituto Nacional del Consumo de Espantildea adscrito al Ministe-

rio de Sanidad respondioacute satisfactoriamente ante las alertas de los

periodistas y asociaciones de consumidores enviando el 28 de mayo

de 2010 una circular a las comunidades alertando sobre un posible

fraude con las pulseras ldquoLas pretendidas propiedades terapeacuteuticas o

potenciadoras que los fabricantes y comercializadores atribuyen a

determinadas pulseras incumplen lo establecido en la normativa que

regula la publicidad y promocioacuten comercial de los productos El Real

Decreto 190796 prohiacutebe cualquier clase de publicidad o promocioacuten

directa o indirecta masiva o individualizada de productos materiales

sustancias energiacuteas o meacutetodos con pretendida finalidad sanitaria

cuando sugieran o indiquen que su uso o consumo potencian el rendi-

miento fiacutesico psiacutequico deportivo o sexualrdquo Finalmente el 18 de

octubre de 2010 la Junta de Andaluciacutea impuso una multa de 15 000

euros calificada de irrisoria por algunos a la Power Balance en Espa-

ntildea por lsquofalta grave de publicidad engantildeosarsquo sancioacuten tipificada en el

art 35 b 1ordm de la Ley General de Sanidad

En enero de 2011 un grupo de consumidores norteamericanos dis-

gustados con la obvia estafa a que habiacutean sido expuestos presentaron

una demanda en los tribunales contra los hermanos Rodarmel Eacutestos

se vieron forzados a hacer una declaracioacuten afirmando que no existiacutea

evidencia cientiacutefica para sus afirmaciones y llegar a un acuerdo con

los demandantes por el monto de 57 millones de doacutelares

La realidad es que estos emprendedores fabricantes-timadores no

hicieron maacutes que modernizar con hologramas la vieja supercheriacutea de

la magnetoterapia y los ilusoriamente beneacuteficos campos magneacuteticos y

electromagneacuteticos Ya en 2006 un juez de Estados Unidos habiacutea con-

denado al distribuidor de una pulsera magneacutetica similar a rembolsar a

100 000 compradores el dinero gastado a causa de la publicidad enga-

ntildeosa Entre otros beneficios las pulseras presumiacutean de controlar la 11

hipertensioacuten El precio de cada una podiacutea llegar a los 250 euros Entre

2000 y 2003 los vendedores lograron recaudar unos 18 millones de

euros

Durante la vista puacuteblica el juez Morton Denlow citoacute un estudio de

la Cliacutenica Mayo que atribuiacutea la eficacia referida por algunos usuarios

al efecto placebo (fenoacutemeno de sugestioacuten bien conocido que hace que

los siacutentomas declarados por el enfermo puedan mejorar con un falso

tratamiento) El magistrado argumentoacute que las supuestas propiedades

de la pulsera un aro de metal terminado en dos pequentildeas esferas eran

ldquohellip maacutes ficcioacuten que cienciardquo (Figura12)

Figura 12 Pulsera magneacutetica Tomado de

wwwelmundoes suplemento 1692006 nuacutemero 676

La versioacuten opuesta del efecto placebo el nocebo tambieacuten existe

Consiste en el empeoramiento de los siacutentomas o signos de una enfer-

medad por la expectativa del paciente de sentir efectos dantildeinos 12

dolorosos o desagradables ante una falsa medida terapeacuteutica El tema

se trata con mayor detalle en el capiacutetulo 8

Vale la pena hacer notar que los timadores cuestan muy caro Fue

necesario un proceso judicial que duroacute tres antildeos sumado a una inves-

tigacioacuten de la Cliacutenica Mayo para poder desinflar el enorme globo

generado por la pequentildea empresa espantildeola Bio-Ray con sus pulseras

magneacuteticas Y a pesar de todo es muy posible que a la larga los em-

presarios hayan sacado en la jugada ganancias de unos cuantos cientos

de miles (o millones) de euros

En el uacuteltimo capiacutetulo se muestran otros ejemplos del uso desatina-

do de los imanes y la radiacioacuten electromagneacutetica Es de notar que en

algunos ciacuterculos se ha extendido confusa e incorrectamente el teacutermino

magnetoterapia para designar lo que debiera llamarse electromagneto-

terapia pues se aplica radiacioacuten electromagneacutetica y no campos mag-

neacuteticos estaacuteticos

En la radiacioacuten electromagneacutetica estaacuten presentes de forma insepa-

rable ambos tipos de campo el eleacutectrico y el magneacutetico interaccio-

nando continuamente entre siacute De aquiacute que la ilusoria magnetoterapia

se refiera (o debiera referirse) uacutenica y exclusivamente al uso de cam-

pos magneacuteticos estaacuteticos como el de los imanes permanentes sin

componente de campo eleacutectrico Los modernos magnetoterapeutas ni

siquiera estaacuten al tanto de esta realidad elemental y aplican el teacutermino

magnetoterapia indistinta y confusamente a uno u otro caso

Asesino invisible El caso de las pulseras magneacuteticas puede haber dantildeado el bolsillo de

muchos aunque se reconoce que difiacutecilmente pueda haber dantildeado su

salud puesto que no causan efecto alguno a no ser que actuacuteen por

sugestioacuten como placebo El efecto placebo puede sedar pero no cura

por lo que el posible dantildeo causado de forma indirecta siempre estaraacute

presente ya que el paciente puede dejar de utilizar los medicamentos

adecuados confiando en la eficiencia del falso remedio Es este quizaacutes

el mayor peligro que ofrecen en el presente las terapias magneacuteticas

espurias desviar la atencioacuten del paciente de la medicacioacuten adecuada

(que a la larga pudiera ser fatal en algunos casos)

13

No estamos exagerando ya ha ocurrido en el pasado que la aplica-

cioacuten innovadora e indiscriminada de nuevos descubrimientos ha traiacutedo

por consecuencia graves dantildeos a las personas e incluso la muerte Un

ejemplo muy instructivo aunque no el terreno de los imanes sino en el

de la radiacioacuten electromagneacutetica es el de la aplicacioacuten incontrolada de

los rayos X en sus comienzos

Al poco tiempo de aparecer los primeros equipos para hacer radio-

grafiacuteas surgieron en Estados Unidos salones de belleza que usaban los

rayos X para depilar los vellos en diversas partes del cuerpo princi-

palmente de mujeres joacutevenes El tratamiento era promocionado entre

otros por el meacutedico Albert C Geyser quien se presentaba con los

siguientes atributos seguacuten el original en idioma ingleacutes ldquoMedical Di-

rector of the Tricho System Formerly Professor of Physiological

Therapy and Chief of Clinic at Fordham University Lecturer and

Chief of Electro and Roentgenray Clinic at Cornell College Lecturer

and Chief of the Electro and Radio Therapy Clinic at the New York

Polyclinic etcrdquo En fin como para creer a pie juntillas todo lo que eacutel

afirmara

En 1925 existiacutean en Estados Unidos alrededor de 75 maacutequinas Tri-

cho disentildeadas para eliminar los molestos e indeseables vellos en las

mejillas y el labio superior de sentildeoras y sentildeoritas (y quizaacutes de alguacuten

que otro insatisfecho caballero figura 13) Sin embargo al cabo de

unos pocos antildeos se comproboacute que una gran dosis uacutenica de radiacioacuten o

muchas dosis pequentildeas repetidas en largos periacuteodos podiacutean dantildear

seriamente los tejidos sin que el dantildeo se notara de inmediato causan-

do lesiones que saliacutean a la luz meses o antildeos despueacutes Las lesiones se

manifestaban como cambios en la pigmentacioacuten queratosis uacutelceras y

la aparicioacuten de carcinomas que conduciacutean a la muerte

En 1930 el doctor Henry H Hazen publicoacute un artiacuteculo titulado

ldquoDantildeos como Resultado de la Irradiacioacuten en los Salones de Bellezardquo

(American Journal of Roentgenology and Radium Therapy Vol23

No4 409-412 1930) donde aparece escrito lo siguiente ldquoHace alre-

dedor de 5 antildeos cierto nuacutemero de salones de belleza en varias ciuda-

des instalaron maacutequinas Roentgen con el propoacutesito de tratar el vello

superficialhellip (tambieacuten) se aplicaron tratamientos para otras condicio-

neshellip En mi lista hay una paciente que alegaba haber sido tratada por

acneacute y otra por pecasrdquo 14

Figura13 ldquoEl sistema Tricho para eliminar el vello

facial mediante los rayos-X Paciente recibiendo tra-

tamiento en la mejilla Ni dolor ni sensacioacuten de al-

guacuten tipo El meacutetodo infalible usado exitosamente

por 16 antildeos por el Dr Albert C Geyser finado pro-

fesor de Terapeacuteutica Eleacutectrica en la Universidad de

Cornell y refrendado por muchos meacutedicos destaca-

dos No agujas no cera no reactivos Indoloro e

inocuo Garantizado que es permanenterdquo

En su gran mayoriacutea eran mujeres con edades entre 18 y 30 antildeos

Maacutes adelante resume el doctor Hazen

ldquoEn varios congresos han aparecido muchos reportes de dantildeos a la

piel causados por los tratamientos de rayos Roentgen en los salones de

bellezahellip En esta serie de 10 casos no menos de 7 mujeres han recibi-

do serios dantildeoshellip Es de notar que en cada caso aparecioacute una irritacioacuten

a partir de la tercera o cuarta sesioacuten y que no obstante se continuoacute la

aplicacioacuten de los tratamientos No podemos dejar de maravillarnos de

la estupidez de los operadores y de la persistencia e ignorancia de las

viacutectimas Cualquier medida para proteger de su propia tonteriacutea a las

mujeres que buscan mejorar su apariencia es recomendable Es asom-

broso que en muchas comunidades las actas de praacutectica meacutedica inclu-

yan solamente la prescripcioacuten de medicamentos y permitan a cual-

quier fisioterapeuta aplicar sus praacutecticas sin permiso o interferencia

con un total desprecio por los peligros potenciales de su procederrdquo

Lo que resulta auacuten maacutes sorprendente es que situaciones similares

se produzcan en la actualidad no con los rayos X sino otros procedi-

mientos que prometen un maacuteximo de beneficios con un miacutenimo de

incomodidad pero que no curan nada y a la larga pudieran resultar

dantildeinos para el paciente La situacioacuten es mucho peor cuando los prac-

ticantes se ven estimulados por la indiferencia la tolerancia y a veces

el apoyo oficial sumado a criterios de autoridad para intentar acallar

las criacuteticas Una vez introducidos los supuestos tratamientos o tera-

pias son muy difiacuteciles de erradicar A pesar de que el procedimiento

de Tricho podiacutea llegar a causar la muerte reportes de viacutectimas dantildea-

das aparecieron en las revistas meacutedicas hasta unos 15 antildeos despueacutes

bien entrada la deacutecada de los cuarenta

Magnetismo terrestre y campo magneacutetico iquestQueacute es a fin de cuentas el magnetismo iquestY un campo magnetostaacuteti-

co iquestY la radiacioacuten electromagneacutetica No es posible contestar estas

preguntas en pocas palabras

Ante todo es necesario insistir y dejar bien establecido que una co-

sa son los campos magnetostaacuteticos propios de los imanes permanen-

tes que no variacutean con el tiempo y otra muy diferente la radiacioacuten

electromagneacutetica Sus propiedades difieren enormemente De aquiacute que

en este primer capiacutetulo se comience por los campos magnetostaacuteticos

describiendo el magnetismo mineral el campo magneacutetico terrestre

sus principales propiedades y su relacioacuten con el Sol y otros planetas

Magnetita

Las propiedades magneacuteticas del oacutexido de hierro se conocen desde los

tiempos antiguos La magnetita o piedra imaacuten un oacutexido natural de

foacutermula quiacutemica Fe3O4 tiene la propiedad de atraer los objetos elabo-

rados con hierro metaacutelico o sus aleaciones fenoacutemeno que ya le era

familiar a los antiguos egipcios griegos y romanos No es el uacutenico

oacutexido de hierro que existe pero la hematita -Fe2O3 la maghemita -

Fe2O3 y la wuumlstita FeO no poseen propiedades similares a la magneti-

ta 16

Los primeros yacimientos de magnetita de los que se tiene noticia

se encontraban cerca de Magnesia de Tesalia en Grecia junto a me-

nas de oxido y carbonato de magnesio Aparentemente de ahiacute se deri-

voacute el nombre magnetismo del griego μαγνέσ (magneacutes = imaacuten)

Cuando se frota repetidamente un pedazo de hierro alargado con

una piedra imaacuten este adquiere a su vez la capacidad de atraer deacutebil-

mente otros pedazos de hierro se convierte en un imaacuten permanente

Al igual que los trozos del mineral magnetita los imanes producidos

por frotamiento estaacuten polarizados es decir cada uno de ellos tiene dos

regiones o extremos donde las propiedades magneacuteticas se manifiestan

de forma maacutes intensa Las dos regiones se designaron arbitrariamente

como polo norte (o positivo) y polo sur (o negativo) Es faacutecil compro-

bar que los polos de igual signo se repelen y los de signo opuesto se

atraen

Una propiedad del hierro magnetizado es que cuando se le da una

forma alargada o de aguja y se le permite girar libremente (por ejem-

plo suspendido de una cuerda por su centro o flotando en agua sobre

un corcho) la aguja tenderaacute invariablemente a alinearse en la direccioacuten

aproximada norte-sur y de ahiacute los nombres polo norte para el extremo

que se orienta al norte y polo sur para el contrario Existen evidencias

de que los chinos utilizaban estas bruacutejulas rudimentarias para guiarse

en la navegacioacuten desde hace unos mil antildeos El instrumento se comen-

zoacute a utilizar en occidente unos 300 antildeos despueacutes En la figura 14 se

muestra una bruacutejula moderna

Cuando Cristoacutebal Coloacuten cruzoacute el Atlaacutentico en 1492 en busca de las

Indias notoacute que la aguja de su bruacutejula se desviaba ligeramente de la

direccioacuten norte indicada por las estrellas y que la desviacioacuten cambiaba

a medida que se alejaba del continente Pero no fue hasta unos 100

antildeos despueacutes que el meacutedico de la reina Isabel I de Inglaterra William

Gilbert logroacute explicar la desviacioacuten al considerar que la tierra era un

imaacuten gigantesco con sus polos magneacuteticos situados a cierta distancia

de los polos geograacuteficos Estos uacuteltimos son los puntos de la superficie

del planeta por donde pasa su imaginario eje de rotacioacuten El polo norte

o positivo de la bruacutejula siempre apunta al polo magneacutetico norte no al

geograacutefico ademaacutes la posicioacuten de los polos magneacuteticos no es inalte-

rable variacutea con los antildeos La diferencia entre la direccioacuten que indica la

bruacutejula y la del norte geograacutefico o verdadero se llama declinacioacuten

magneacutetica 17

Figura 14 Una aguja o laacutemina magnetizada que puede

girar libremente como la de la bruacutejula siempre apunta

al polo norte magneacutetico

Los imanes son capaces de atraerse o de repelerse y de atraer al

hierro sin que haya contacto directo entre ellos aunque se encuentren

separados a gran distancia La aguja de la bruacutejula gira a causa del

magnetismo terrestre alineaacutendose en la direccioacuten norte-sur a pesar de

que los polos magneacuteticos de la tierra se encuentran a miles de kiloacuteme-

tros Para explicar la existencia de esta interaccioacuten a distancia sin

contacto directo entre los cuerpos los fiacutesicos introdujeron el concepto

de campo magneacutetico

Se considera que cualquier imaacuten tiene asociado un campo magneacuteti-

co que modifica las propiedades del espacio que lo rodea El campo se

extiende en todas las direcciones y es el medio de interaccioacuten con

otros imanes con el hierro y con cualquier otro cuerpo que se conside-

re Se representa mediante una flecha o vector de longitud proporcio-

nal a su valor o intensidad en cada punto (vector intensidad de cam-

po)

Es usual representar la distribucioacuten del campo magneacutetico alrededor

de cualquier objeto mediante liacuteneas imaginarias las liacuteneas de induc-

cioacuten magneacutetica Se dibujan de forma tal que son paralelas a la direc-

cioacuten del vector intensidad de campo en cada punto En la figura 15 se

representan las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica de nuestro planeta Alliacute

donde aparecen maacutes unidas seraacute mayor la intensidad del campo

Figura 15 El extremo de la aguja imantada que apunta al

norte magneacutetico se denomina polo positivo o norte del

imaacuten y se designa con el signo (+) mientras que el otro es

el polo negativo o sur y se designa con el signo (-)

Como los polos magneacuteticos de igual signo se repelen y los de dife-

rente signo se atraen el polo magneacutetico terrestre situado al norte resul-

ta ser realmente un polo negativo (o sur) magneacutetico aunque se le de-

nomine ldquopolo magneacutetico norterdquo para diferenciarlo del polo geograacutefico

lo que a veces induce a confusioacuten

19

En la figura 15 es de notar que las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

solo son paralelas a la superficie de la tierra en las regiones cercanas al

ecuador En cualquier otra locacioacuten estaacuten algo desviadas formando un

cierto aacutengulo con la horizontal (lo que no impide que la bruacutejula siga

apuntando al norte) Es faacutecil comprobar el aacutengulo que forman las liacute-

neas con la horizontal utilizando una bruacutejula Una vez que haya sido

orientada hacia el norte en posicioacuten horizontal basta con girarla frac14 de

vuelta alrededor de la direccioacuten paralela a la aguja de manera que

quede perpendicular a su posicioacuten anterior La aguja giraraacute apuntando

hacia la tierra en el hemisferio norte y hacia el cielo en el hemisferio

sur quedando paralela a la liacutenea de induccioacuten y a la direccioacuten real del

campo en ese punto

El aacutengulo que forman las liacuteneas de induccioacuten con la horizontal en

cada punto de la Tierra es la lsquoinclinacioacutenrsquo del campo magneacutetico en ese

punto

Los polos magneacuteticos se encuentran a una distancia considerable

de los polos geograacuteficos Actualmente el polo norte magneacutetico se en-

cuentra cerca de la isla de Bathurst en el norte de Canadaacute a unos 1

600 km del norte geograacutefico el polo sur magneacutetico se encuentra cerca

de la Tierra Adelia de la Antaacutertica a unos 2 600 km del polo sur geo-

graacutefico Los polos magneacuteticos cambian de posicioacuten con el tiempo

fenoacutemeno conocido como deriva polar y se ha dado el caso de que la

deriva polar se invierta es decir que el desplazamiento de los polos

cambie de sentido o retroceda (Figura 16) La ciencia que estudia los

fenoacutemenos magneacuteticos asociados a la Tierra y su atmoacutesfera se conoce

como Geomagnetismo

A los polos magneacuteticos les gusta el movimiento Ademaacutes de desplazarse a lo largo de la historia geoloacutegica la polaridad

de los polos terrestres tambieacuten se ha invertido perioacutedicamente el norte

magneacutetico se ha convertido en sur y viceversa La razoacuten de estas in-

versiones no es conocida sin embargo han quedado registradas visi-

blemente en las rocas de origen iacutegneo que se van creando tanto en la

superficie de la tierra como en los fondos marinos de nueva forma-

cioacuten

En la deacutecada de 1900-1910 B Brunhes en Francia y M Matuyama

en Japoacuten encontraron que las rocas podiacutean catalogarse en dos grandes

grupos de acuerdo con sus propiedades magneacuteticas El primer grupo

correspondiacutea a las rocas de polaridad normal con su magnetizacioacuten

orientada en la misma direccioacuten y sentido del campo magneacutetico de la

Tierra El segundo estaba constituido por las rocas con polaridad in-

versa con la magnetizacioacuten orientada en sentido contrario a la del

campo terrestre Esta particularidad generoacute muchas interrogantes en su

eacutepoca pues la existencia de dos orientaciones magneacuteticas con sentido

contrario pareciacutea algo totalmente arbitrario e inexplicable Los estu-

dios en diversas locaciones geograacuteficas permitieron conocer con exac-

titud cuaacutel era la orientacioacuten del campo magneacutetico de nuestro planeta

en las diferentes eras geoloacutegicas

Figura 16 Deriva del polo magneacutetico norte durante

los uacuteltimos 200 antildeos Con anterioridad a 1831 estaba

maacutes cercano al polo norte y se desplazoacute hacia el sur

21

Hoy dia se sabe que la roca fundida o magma que fluye de los vol-

canes y hendiduras de la corteza terrestre contiene gases disueltos y

partiacuteculas minerales soacutelidas entre ellas partiacuteculas de magnetita La

magnetita pierde sus propiedades magneacuteticas por encima de los 587 oC pero vuelve a recuperarlas cuando la temperatura disminuye por

debajo de ese valor Cuando el magma se enfriacutea y solidifica las partiacute-

culas de magnetita se magnetizan en la misma direccioacuten que el campo

magneacutetico terrestre y su magnetismo queda ldquocongeladordquo en la posi-

cioacuten original Asiacute quedoacute grabada en la roca la ubicacioacuten del campo

magneacutetico de la tierra en el momento que el magma solidificoacute

Durante la 2da Guerra Mundial (1939-1945) las reservas de petroacute-

leo disminuyeron considerablemente a causa de las acciones beacutelicas

Al terminar la guerra se organizoacute una buacutesqueda intensa en las plata-

formas submarinas para tratar de remediar la escasez de combustible

Las compantildeiacuteas de petroacuteleo construyeron buques con equipos especia-

les de perforacioacuten capaces de cargar toneladas de tuberiacuteas y de perfo-

rar a kiloacutemetros de profundidad Los estudios relacionados con la

oceanologiacutea tambieacuten fueron estimulados por esta situacioacuten y los

oceanoacutelogos comenzaron a estudiar en detalle las caracteriacutesticas mag-

neacuteticas del fondo de los oceacuteanos Uno de los equipos utilizados con

este fin fue un tipo de magnetoacutemetro muy sensible desarrollado para

equipar a los aviones que se dedicaban a la guerra antisubmarina

Las experiencias obtenidas de los buques exploradores de petroacuteleo

se aprovecharon para construir el Glomar Challenger un barco de

investigaciones disentildeado especiacuteficamente para los estudios geoloacutegicos

marinos capaz de tomar muestras de roca a gran profundidad Poste-

riormente mediante meacutetodos paleontoloacutegicos y estudios de isoacutetopos

radiactivos se determinoacute la edad de esas rocas y su orientacioacuten relati-

va Se comproboacute que la expulsioacuten del magma durante decenas de mi-

les de antildeos habiacutea dado lugar a las diferentes cadenas montantildeosas que

actualmente existen en el fondo de los oceacuteanos

iquestPor queacute precisamente en el fondo de los oceacuteanos Porque alliacute la

corteza terrestre es maacutes delgada y para salir al exterior el magma ne-

cesita recorrer un camino mucho maacutes corto que por cualquier otra viacutea

(Figura 17)

22

Figura 17 Cordillera del AtlaacutenticoTomado de This

Dynamic Earth US Dept of the InteriorUS Geological

Survey ISBN 0-16-048220-8

En la medida que se fue revelando la distribucioacuten magneacutetica en el

fondo de los oceacuteanos las diferencias entre las rocas con polaridad

directa e inversa expuestas por Brunhes y Matuyama a principios del

siglo XX dejaron de ser arbitrarias y fue tomando forma un cierto

patroacuten de distribucioacuten Cuando la regioacuten analizada llegoacute a ser suficien-

temente extensa se comproboacute que las regiones magneacuteticas en los fon-

dos oceaacutenicos estaban conformadas en bandas similares a las franjas

de una cebra Franjas de rocas con magnetizacioacuten alterna de polaridad

directa e inversa se alternaban a ambos lados de la cresta central del

oceacuteano Atlaacutentico las denominadas bandas magneacuteticas

En el fondo del oceacuteano la corteza nueva se forma continuamente en la

cresta o parte superior de la cordillera (Figura 18) Lejos de la cresta

las rocas son muy viejas y a medida que nos acercamos a la cresta son

cada vez maacutes joacutevenes lo que se comprueba al analizar la cantidad de

sedimentos depositados en el lecho oceaacutenico Sobre las rocas maacutes

viejas descansa una mayor cantidad de sedimentos

Figura 18 Evidencia experimental de la formacioacuten de las

bandas a) La cresta hace 5 millones de antildeos b) Hace 2 millo-

nes de antildeos c) Hoy diacutea Adaptado de This Dynamic Earth US

Dept of the InteriorUS Geological Survey ISBN 0-16-

048220-8

Las rocas maacutes joacutevenes cercanas a la cresta siempre tienen polari-

dad normal coincidiendo con la direccioacuten actual del campo magneacutetico

terrestre Las bandas de rocas maacutes alejadas alternan su polaridad de

normal a inversa y viceversa indicando que el campo magneacutetico de la

tierra ha invertido su polaridad muchas veces a lo largo de millones de

antildeos Los modelos teoacutericos de formacioacuten de rocas en el fondo del

oceacuteano coinciden de forma excelente con los datos experimentales y

en el presente la corteza oceaacutenica se considera una especie de ldquocinta

magneacuteticardquo donde ha quedado registrada la historia del movimiento de

los polos y de las inversiones del campo magneacutetico terrestre durante mi-

llones de antildeos

En los uacuteltimos antildeos mediciones precisas han dado por resultado una

disminucioacuten significativa de la intensidad del campo magneacutetico terrestre

de aproximadamente 10 Se desconoce si este proceso conduciraacute a otra

inversioacuten de la polaridad o no en un futuro no muy lejano

Magnetosfera y viento solar iquestQuieacuten no sabe que el campo magneacutetico terrestre posibilita la orientacioacuten

geograacutefica con la ayuda de la bruacutejula Junto a la estrella polar sirvioacute de

guiacutea a los viajeros durante siglos Hoy diacutea tambieacuten tenemos el Global

Positional System (GPS) que realiza la misma funcioacuten con mucha mayor

precisioacuten apoyaacutendose en un sistema de 24 sateacutelites que circunvalan la

Tierra Lo que no desmerece ni mucho menos la utilidad de la bruacutejula

Pero es mucho menos conocido que el campo magneacutetico terrestre rea-

liza una segunda y mucha maacutes importante funcioacuten Protege nuestro plane-

ta de los excesos de la radiacioacuten solar hasta el punto que se ha estimado

que de no existir el campo magneacutetico la Tierra seriacutea un sitio seco y aacuterido

como Marte el viento solar habriacutea arrastrado al espacio su agua y su

atmoacutesfera desde hace muchiacutesimos antildeos

El viento solar es un flujo de partiacuteculas cargadas (mayormente proto-

nes y electrones de alta velocidad) que inciden continuamente sobre la

Tierra provenientes del Sol Las partiacuteculas logran escapar de la atraccioacuten

gravitatoria solar porque alcanzan gran energiacutea cineacutetica a causa de las

altas temperaturas

De manera similar a como el agua se desviacutea al chocar con la proa de

una embarcacioacuten y la rodea al interaccionar con el campo terrestre las

fuerzas magneacuteticas hacen que el viento solar cambie de rumbo sin modi-

ficar su energiacutea en una regioacuten del espacio llamada el arco de choque Las

partiacuteculas prosiguen su movimiento formando una larga cola alrededor de

la Tierra o girando a su alrededor creando asiacute una especie de cubierta o

envoltura la magnetofunda

Algunas partiacuteculas logran atravesar esa primera barrera magneacutetica pe-

ro son atrapadas maacutes adentro en los denominados cinturones de radia-

cioacuten de Van Allen (Figura 19) Otras logran lsquocolarsersquo finalmente y llegar

hasta la atmoacutesfera a traveacutes de las cuacutespides en los polos norte y sur inter-

accionando con los gases de las capas superiores La interaccioacuten se

25

puede observar a simple vista y es la que da origen a las auroras (boreal y

austral) fenoacutemeno muy comuacuten en las regiones polares pero que rara vez

se manifiesta cerca de los troacutepicos

Figura 19 Magnetosfera terrestre

Un efecto adicional de esta interaccioacuten electromagneacutetica es que

modifica las corrientes eleacutectricas en la ionosfera regioacuten donde se re-

flejan las ondas de radio De aquiacute que cuando la radiacioacuten es intensa

puede perturbar notablemente las comunicaciones y afectar incluso

los instrumentos electroacutenicos maacutes sensibles

Tormenta magneacutetica La tormenta magneacutetica es una perturbacioacuten transitoria global del cam-

po magneacutetico terrestre Consiste en un descenso bien definido de la

intensidad del campo en todo el planeta no mayor de 05 Dura

entre 12 y 24 horas seguido por una recuperacioacuten gradual que persiste

de 1 a 4 diacuteas La disminucioacuten es causada por un campo magneacutetico

sobrepuesto que se suma al campo terrestre en direccioacuten contraria

reduciendo su valor Se genera en la denominada corriente de anillo

en el cinturoacuten exterior de radiacioacuten que circunvala al planeta cuando

es reforzado por los protones procedentes de alguna erupcioacuten solar

violenta La existencia de esta y otras corrientes alrededor de nuestro

planeta ha sido determinada con gran precisioacuten a partir de las medi-

ciones realizadas por sateacutelites (Figura 110)

Figura 110 La corriente de anillo alrededor de la Tierra

En la actualidad es posible monitorear de forma continua la inten-

sidad del campo magneacutetico terrestre el observatorio Kakioka en Ja-

poacuten publica el registro diario en su sitio WEB (httpwwwkakioka-

jmagojpenindexhtml)

La relacioacuten entre las tormentas magneacuteticas y las manchas solares es

bien conocida desde finales del siglo XIX Cuando son visibles gran-

des manchas solares es mucho maacutes probable que aparezca una gran

tormenta magneacutetica El intenso campo magneacutetico asociado a las man-

chas va unido a fulguraciones y eyecciones de sustancia en la corona

solar Es asiacute como se proyectan nubes de plasma hacia el espacio in-

terplanetario en direcciones bien definidas Si una de esas eyecciones

se orienta hacia la Tierra su frente de onda daraacute origen a una tormenta

magneacutetica

El 13 de marzo de 1989 una tormenta severa hizo colapsar las re-

des eleacutectricas en Queacutebec Canadaacute En cuestioacuten de segundos muchos

circuitos de proteccioacuten se desconectaron Seis millones de personas

quedaron sin energiacutea eleacutectrica durante nueve horas con grandes peacuter-

didas econoacutemicas Esta excepcional tormenta magneacutetica produjo auro-

ras boreales a distancias tan lejanas del polo como es el sur de Texas

Fue el resultado de una gran emisioacuten de masa en la corona solar que

tuvo lugar 4 diacuteas antes

iquestSon dantildeinas las tormentas magneacuteticas La exposicioacuten directa a la

radiacioacuten de partiacuteculas de alta energiacutea como las que componen el

viento solar pueden causar enfermedad por radiacioacuten a personas y

animales El mecanismo es el mismo que el que tiene lugar durante las

explosiones o accidentes nucleares las partiacuteculas atraviesan los tejidos

causando dantildeos microscoacutepicos en las ceacutelulas La radiacioacuten puede afec-

tar los cromosomas causar caacutencer o servir de plataforma para otros

problemas de salud Dosis muy grandes son fatales de inmediato

La atmoacutesfera y la magnetosfera proporcionan un nivel adecuado de

proteccioacuten en la superficie terrestre pero los cosmonautas que se en-

cuentran en oacuterbita estaacuten sujetos a dosis potencialmente letales si son

expuestos a la radiacioacuten proveniente de una erupcioacuten solar Este es

otro de los problemas ineludibles que hay que resolver durante los

vuelos espaciales

Existe mucha especulacioacuten sobre si la lluvia de partiacuteculas que ori-

gina las tormentas magneacuteticas puede o no afectar a las personas en la

superficie terrestre pero casi no hay definiciones hasta el momento

Un reporte del antildeo 2000 publicado en el Astronomical amp Astrophysi-

cal Transactions (Vol 19 1) bajo el tiacutetulo ldquoConfirmacioacuten experimen-

tal del efecto bioefectivo de las tormentas magneacuteticasrdquo asienta sus

resultados en un meacutetodo de diagnoacutestico muy cuestionado y calificado

como no cientiacutefico la electropuntura de Voll (ver capiacutetulo 8) Estu-

dios maacutes recientes fundamentados en mediciones de mayor confiabi-

lidad indican una deacutebil relacioacuten estadiacutestica entre las tormentas magneacute-

ticas y la presioacuten arterial Esos estudios auacuten no han sido reproducidos

por otros investigadores por lo que no se pueden considerar como

definitivos

Magnetismo planetario y solar Los cuatro planetas gigantes (Juacutepiter Saturno Urano y Neptuno) po-

seen campos magneacuteticos mucho maacutes intensos que el terrestre El eje

magneacutetico de Saturno parece estar alineado exactamente con su eje

geograacutefico de rotacioacuten mientras que los de Urano y Neptuno estaacuten

inclinados unos 60ordm a partir del eje geograacutefico Venus por el contrario

no es magneacutetico mientras que el pequentildeo Mercurio solo ligeramente

maacutes grande que nuestra luna sorprendioacute a los cientiacuteficos por estar

magnetizado

Marte y la Luna no poseen campo magneacutetico pero presentan en su

superficie grupos de rocas magnetizadas de forma permanente sugi-

riendo que en alguacuten momento siacute lo tuvieron Los grupos de rocas

magnetizadas en Marte observadas por primera vez en la misioacuten es-

pacial del Mars Global Surveyor son especialmente sorprendentes

debido a que parecen formar bandas similares a las que aparecen en la

cordillera del Atlaacutentico

El campo magneacutetico de Juacutepiter es en particular notable Si los

campos de la Tierra y Juacutepiter fueran representados aproximadamente

por barras magneacuteticas en el centro del planeta la de Juacutepiter seriacutea unas

20 000 veces maacutes intensa El eje magneacutetico de Juacutepiter estaacute ligeramente

desviado del eje de rotacioacuten tal como sucede en la Tierra pero mien-

tras Juacutepiter y la Tierra giran en el mismo sentido la polaridad magneacute-

tica de Juacutepiter se encuentra invertida tiene sentido contrario al de la

Tierra

El Sol posee un campo magneacutetico semejante al de la Tierra pero

su magnetismo se manifiesta adicionalmente de otra manera A prin-

cipios de los antildeos 1600 Galileo Galilei y Christopher Scheiner obser-

varon manchas que se moviacutean en el ecuador solar Tardaban 27 diacuteas

en dar una vuelta completa por lo que dedujeron que el Sol giraba El

periacuteodo se incrementaba a 295 diacuteas en las regiones lejanas al ecuador

indicando que la superficie del Sol no era soacutelida Galileo y Scheiner

supusieron que las manchas eran nubes que flotando sobre la superfi-

cie obstruiacutean parcialmente el paso de luz

Ahora se sabe que las regiones de las manchas no son nubes sino que

estaacuten asociadas a intensos campos magneacuteticos Son maacutes oscuras porque

estaacuten algo maacutes friacuteas unos 2000 ordmC por debajo de la temperatura de los

alrededores Se supone que de alguna manera los intensos campos magneacute-

ticos reducen el flujo local de calor y disminuyen la temperatura en esa

regioacuten pero el proceso mediante el cual ocurre la reduccioacuten auacuten se des-

conoce Los astroacutenomos piensan que las corrientes eleacutectricas que fluyen

en el plasma solar y crean esos campos magneacuteticos toman su energiacutea de la

desigual rotacioacuten del Sol maacutes raacutepida en el ecuador

La intensidad de los campos calculada a partir de diversas mediciones

realizadas en la Tierra y en misiones espaciales con instrumentos muy

especializados resulta ser unas 3000 veces mayor que la del campo mag-

neacutetico terrestre A modo de comparacioacuten el valor de la intensidad de

campo de un imaacuten corriente como el de una bocina de audio puede ser

de 100 a 300 veces la del campo terrestre

Las manchas solares presentan muchos rasgos enigmaacuteticos Su

cantidad aumenta y disminuye siguiendo un ciclo algo irregular que

dura unos 11 antildeos (Figura 111) La mayor parte de las veces las man-

chas aparecen por pares con polaridades magneacuteticas opuestas En la

primera mitad de un ciclo la primera mancha que aparece tiene siem-

pre polaridad norte o (+) y la mancha siguiente polaridad sur (-)

pero en el ciclo posterior las polaridades se invierten

Figura 111 Ciclo de repeticioacuten del nuacutemero de man-

chas solares (Tomado de httpwwwistpgsfc

nasagovstargazeMintrohtm)

El campo magneacutetico global del Sol asociado a sus polos norte y

sur tambieacuten invierte su polaridad cada ciclo unos 3 antildeos despueacutes de

cada miacutenimo de manchas Todo lo anterior indica que este ciclo de 11

antildeos de las manchas solares es un fenoacutemeno esencialmente magneacutetico

Existen varias teoriacuteas para intentar explicar este comportamiento pero

ninguna es definitoria

Teoriacutea del dinamo autosustentable

Esta teoriacutea trata de explicar el origen de los campos magneacuteticos

presentes en muchos astros mediante un modelo simplificado que

imita la realidad Para ello considera un liacutequido conductor de la elec-

tricidad que se encuentra en rotacioacuten Ademaacutes su temperatura no es

homogeacutenea por lo que existen corrientes de conveccioacuten en su seno

similares a las que aparecen en un liacutequido calentado en una cazuela

Las primeras suposiciones acerca del origen del magnetismo terrestre

se sustentaban por el criterio de que la rotacioacuten de la Tierra era la res-

ponsable de la existencia del campo magneacutetico En primera instancia

la idea parece atractiva pues a las partiacuteculas elementales como los

protones y electrones se les asocia cierta rotacioacuten elemental (el mo-

mento angular orbital y el momento angular de spin) y ademaacutes poseen

propiedades magneacuteticas Asiacute por ejemplo PM Blackett ganador del

premio Nobel de 1948 por su trabajo acerca de los rayos coacutesmicos

sugirioacute alguna vez que quizaacutes cualquier objeto en rotacioacuten deberiacutea

tener un campo magneacutetico asociado Sin embargo todos los experi-

mentos realizados con este fin proporcionaron resultados negativos

Posteriormente el descubrimiento de la inversioacuten de la polaridad del

campo magneacutetico ocurrida muchas veces en los uacuteltimos millones de

antildeos (desde luego sin que el sentido de rotacioacuten de la Tierra variacutee)

contradijo enteramente la suposicioacuten de Blackett

Mediante el estudio de las ondas siacutesmicas que se originan durante

los terremotos se ha llegado a conocer que la Tierra posee un nuacutecleo

liacutequido denso de aproximadamente la mitad de su diaacutemetro constitui-

do esencialmente por hierro fundido A su vez ese nuacutecleo liacutequido

posee un nuacutecleo soacutelido auacuten maacutes pequentildeo (Figura 112)

Se supone que el metal fundido estaacute circulando respecto al nuacutecleo

y atraviesa continuamente el campo magneacutetico existente lo que crea-

riacutea corrientes eleacutectricas en el seno del liacutequido Como las corrientes

eleacutectricas generan campos magneacuteticos (ver capiacutetulo 3) de alguna ma-

nera la rotacioacuten creariacutea un campo magneacutetico autosostenido Es decir

el campo generariacutea corrientes que a su vez dariacutean origen al campo que

a su vez engendrariacutea otras corrientes y asiacute sucesivamente La dificul-

tad esencial radica en que hay que demostrar lo anterior basaacutendose

rigurosamente en las leyes de la fiacutesica lo que nadie ha logrado hasta el

momento

El problema es bastante peliagudo porque entre otras cosas la Tie-

rra gira alrededor de un eje imaginario lo que inmediatamente sugiere

que ese eje deberiacutea funcionar como un eje de simetriacutea Sin embargo

ya en 1931 Thomas G Cowling en Inglaterra demostroacute que ninguna

dinamo autosostenida en el centro de la Tierra podiacutea tener un eje de

simetriacutea Auacuten maacutes para resolver el problema de forma incontroverti-

ble seriacutea tambieacuten necesario obtener informacioacuten sobre las fuentes de

calor en el interior del planeta (informacioacuten que no se posee) o al me-

nos hacer suposiciones razonables que conduzcan a una solucioacuten

aceptable 31

Figura 112 El centro de la Tierra Tomado de

httpistpgsfcnasagovearthmagMdynamo2htm

Las fuentes de calor generan movimientos de conveccioacuten en el nuacutecleo

que tambieacuten tendriacutean que formar parte de la solucioacuten del problema

Pero no solo se desconoce doacutende estaacuten las fuentes maacutes intensas de

calor adicionalmente cualquier movimiento de conveccioacuten causado

por el calor estaraacute muy modificado por la rotacioacuten de la Tierra El

efecto seriacutea similar a coacutemo se modifica el movimiento de las masas de

aire en la atmoacutesfera haciendo que huracanes y tormentas se arremoli-

nen en su forma caracteriacutestica

Los intentos teoacutericos realizados hasta el momento solo proporcionan

aproximaciones que no se ajustan a la realidad Los modelos numeacuteri-

cos maacutes recientes buscan soluciones computadorizadas basadas en las

ecuaciones de la magnetohidrodinaacutemica pero para llegar a una solu-

cioacuten vaacutelida se deben resolver sistemas de ecuaciones muy complejos

cuyos paraacutemetros incluso no estaacuten bien determinados Se puede obte-

ner informacioacuten adicional en Demorest Paul Dynamo Theory and

Earths Magnetic Field 21 May 2001

(httpsetiathomeberkeleyedu~pauldetc210BPaperpdf) y tambien

en Fitzpatrick Richard MHD Dynamo Theory 18 May 2002

(httpfarsidephutexaseduteachingplasmalecturesnode69html)

CAPIacuteTULO 2

CAMPO MAGNEacuteTICO

Magnetismo microscoacutepico

Cualquier cuerpo estaacute formado por los pequentildeiacutesimos aacutetomos y estos a

su vez estaacuten constituidos por partiacuteculas mucho maacutes pequentildeas princi-

palmente protones neutrones y electrones aunque no son las uacutenicas

Protones y neutrones se concentran en un nuacutecleo diminuto 10 000 ve-

ces menor que la envoltura donde se encuentran los electrones en mo-

vimiento formando una especie de nube poco definida (figura 21) El

electroacuten es auacuten mucho maacutes pequentildeo tanto que resulta difiacutecil precisar

con exactitud cuaacutento maacutes

Figura 21 A Esquema aproximado de un aacutetomo B Re-

presentacioacuten imaginaria utilizada en algunos caacutelculos y

aproximaciones (modelo planetario)

Aacutetomo significa indivisible en griego La palabra se sigue usando

aunque en realidad los aacutetomos dejaron de ser indivisibles hace mucho

Son muy pequentildeos el aacutetomo maacutes ligero el de hidroacutegeno tiene un diaacute-

metro de aproximadamente 10-10 m (00000000001 m o una diezmillo-

neacutesima de miliacutemetro) Una sola gota de agua contiene maacutes de mil trillo-

nes de aacutetomos Un milloacuten de billones Se expresa por la unidad seguida

de 18 ceros o 1018 En las uacuteltimas deacutecadas la tecnologiacutea moderna ha

permitido fotografiar los aacutetomos e incluso manipularlos uno a uno

(figura 22)

Figura 22 Imaacutegenes de aacutetomos individuales obtenidas me-

diante diversos microscopios de uacuteltima generacioacuten A Aacuteto-

mos ordenados en la superficie de un soacutelido obtenida con un

microscopio electroacutenico de alta resolucioacuten B Aacutetomos indi-

viduales de xenoacuten sobre una superficie de niacutequel ordenados

utilizando un microscopio tuacutenel de barrido para formar las

letras IBM (International Businnes Machines)

Los aacutetomos tienen masa Todos los cuerpos son atraiacutedos hacia la

Tierra y al ser colocados en una balanza tienen peso Cuando los cuer-

pos estaacuten en reposo el peso se expresa por la conocida relacioacuten P =

mg donde m es la suma de las masas de los aacutetomos que lo conforman y

g la aceleracioacuten de la gravedad Los cuerpos tambieacuten poseen propieda-

des eleacutectricas los neutrones en el aacutetomo no tienen carga pero los pro-

tones tienen carga positiva y los electrones negativa En condiciones

normales los cuerpos son eleacutectricamente neutros pues sus aacutetomos po-

seen igual cantidad de protones y electrones Pero si por alguna razoacuten

un cuerpo adquiere electrones en exceso se cargaraacute negativamente Por

el contrario si tiene un defecto de electrones entonces predominaraacute la

carga positiva de los protones y el cuerpo tendraacute una carga positiva La

experiencia nos dice que los cuerpos cargados que poseen igual carga

se repelen y los de carga diferente se atraen

Finalmente ademaacutes de poseer extensioacuten masa y propiedades eleacutec-

tricas las sustancias tambieacuten poseen propiedades magneacuteticas Cada

electroacuten atesora un magnetismo intriacutenseco o momento magneacutetico cuyo

valor se representa por el momento magneacutetico de spin (μs) y se com-

porta como un imaacuten en miniatura Protones y neutrones tambieacuten poseen

un magnetismo intriacutenseco pero menos intenso que el de los electrones

Cuando los electrones pasan a formar parte de un aacutetomo especiacutefico

pueden o no comunicarle propiedades magneacuteticas en dependencia de su

cantidad y su pareamiento La razoacuten es que tienden a ubicarse en la

envoltura atoacutemica por pares con la polaridad opuesta anulando mu-

tuamente su magnetismo de la misma forma que dos imanes largos y

estrechos tienden a cancelarlo al pegarse por sus polos opuestos Si

todos los electrones estaacuten pareados el magnetismo total se cancelaraacute

Una contribucioacuten adicional de los electrones al magnetismo atoacutemico

resulta del momento magneacutetico orbital (μL) originado por la interac-

cioacuten de los electrones con el nuacutecleo atoacutemico (figura 23) El momento

magneacutetico atoacutemico (a) recoge las contribuciones de los momentos

magneacuteticos orbitales y de spin de todos los electrones del aacutetomo

Figura 23 Representacioacuten claacutesica del

momento magneacutetico de spin μs y el

momento magneacutetico orbital μL asocia-

dos a un electroacuten

Cuando la suma de las contribuciones de todos los electrones se anu-

la se obtiene un aacutetomo diamagneacutetico (μa = 0) que esencialmente no

posee propiedades magneacuteticas intriacutensecas aunque puede ser repelido

deacutebilmente por un campo magneacutetico externo como se veraacute en la sec-

cioacuten siguiente Las sustancias formadas por aacutetomos de este tipo son

sustancias o materiales diamagneacuteticos

En los aacutetomos paramagneacuteticos la suma de contribuciones produce un

momento magneacutetico no nulo (μa ne 0) y cada aacutetomo se comporta como

un imaacuten microscoacutepico Cuando esos aacutetomos se unen dan origen a los

materiales paramagneacuteticos

35

En adicioacuten existen aacutetomos paramagneacuteticos un tanto especiales que

se organizan de forma espontaacutenea para formar soacutelidos con propiedades

magneacuteticas mucho maacutes intensas que los paramagneacuteticos convenciona-

les estos soacutelidos se denominan ferromagneacuteticos y se describen en las

secciones siguientes

Diamagnetismo

Son diamagneacuteticos algunos metales como el cobre y el bismuto los

gases inertes como el helio el argoacuten y el neoacuten el hidroacutegeno molecular

la sal de mesa el agua y muchos otros compuestos orgaacutenicos e inorgaacute-

nicos Sin embargo a pesar de que el momento magneacutetico de los aacuteto-

mos de las sustancias diamagneacuteticas es nulo estas sustancias son capa-

ces de interaccionar con los campos magneacuteticos externos por la razoacuten

siguiente

Cuando un campo magneacutetico externo actuacutea sobre un material dia-

magneacutetico en los aacutetomos que lo componen aparecen dipolos magneacuteti-

cos inducidos similares a pequentildeos imanes pero de sentido contrario al

del campo externo aplicado Surgen fuerzas de repulsioacuten muy deacutebiles y

la sustancia diamagneacutetica es repelida hacia la regioacuten donde el campo

magneacutetico es menos intenso Esta propiedad es independiente de si el

campo externo tiene polaridad norte o polaridad sur

La interaccioacuten diamagneacutetica es muy pequentildea Solo es detectable

cuando se aplican campos magneacuteticos muy intensos y no es necesario

tomarla en cuenta en aplicaciones de intereacutes praacutectico cuando hay pre-

sentes efectos magneacuteticos adicionales como los paramagneacuteticos o fe-

rromagneacuteticos

Paramagnetismo

Son paramagneacuteticos algunos gases como el nitroacutegeno y oxiacutegeno mole-

culares metales como el aluminio el wolframio y el platino y muchas

sales y otros compuestos Al acercarse una sustancia paramagneacutetica a

un campo magneacutetico cada aacutetomo interacciona por separado con el

campo y su momento magneacutetico tiende a orientarse en la direccioacuten del

campo externo o se orienta realmente si la sustancia es un gas o un

liacutequido poco viscoso Conjuntamente surgen fuerzas de atraccioacuten tal y

como ocurre con los polos opuestos de dos imanes convencionales y la

sustancia es atraiacuteda deacutebilmente como un todo hacia la regioacuten donde el

campo es maacutes intenso (hacia donde estaacuten maacutes unidas las liacuteneas de in-

duccioacuten magneacutetica)

En la figura 24 una barra imantada ilustra lo dicho anteriormente

Las liacuteneas de induccioacuten salen de un extremo y se curvan para llegar al

otro formando rizos o bucles cerrados con una parte dentro del imaacuten y

la otra fuera El campo magneacutetico es maacutes intenso en los extremos de la

barra donde las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica estaacuten maacutes unidas en los

costados donde estaacuten separadas el campo magneacutetico es maacutes deacutebil

Figura 24 Las sustancias paramagneacuteticas son atraiacutedas

hacia donde el campo es maacutes intenso (liacuteneas de induccioacuten

magneacutetica maacutes unidas) Las diamagneacuteticas son repelidas

Este comportamiento no depende de si el polo es norte o

sur

Magnetismo macroscoacutepico No es posible separar los polos magneacuteticos Cualquier intento de dividir

un imaacuten permanente da origen a otros imanes con sus correspondientes

polos positivo y negativo aunque la divisioacuten se repita hasta alcanzar un

tamantildeo microscoacutepico y llegar al nivel atoacutemico (figura 25) Significa

que no existe una carga o monopolo magneacutetico anaacutelogo a la carga eleacutec-

trica que seraacute analizada en el capiacutetulo siguiente

La intensidad del campo magneacutetico en el vaciacuteo se designa usual-

mente por H o por la induccioacuten magneacutetica B Cuando se designa por

37

H su magnitud en el Sistema Internacional de Unidades se mide en

amperemetro (Am) Cuando se designa por B se mide en tesla (T) En

otros sistemas de unidades ya en desuso se utilizaban el Oersted (Oe)

y el Gauss (G) con ese fin Maacutes detalles sobre el Sistema Internacional

de Unidades aparecen en el apeacutendice al final del capiacutetulo

Figura 25 Dipolo magneacutetico

En el vaciacuteo B y H se relacionan por la expresioacuten B = oH donde o

es una constante denominada permeabilidad del vaciacuteo En cualquier

otro medio B y H se relacionan seguacuten B = o(H + M) donde H es el

campo externo al medio y M la magnetizacioacuten originada por la contri-

bucioacuten de los momentos magneacuteticos internos de la sustancia en cues-

tioacuten

Otros paraacutemetros magneacuteticos son la permeabilidad relativa r y la

susceptibilidad magneacutetica m relacionada con r por la expresioacuten m =

r ndash1 Para los paramagneacuteticos m es positiva mientras que para los

diamagneacuteticos es negativa En la tabla 21 aparecen los valores de algu-

nas sustancias Los valores negativos indican que tanto el cobre como

el agua son diamagneacuteticos

TABLA 21

Susceptibilidad magneacutetica de algunas sustancias

Sustancia m (adimensional)

Cobre - 098 x 10-5

Magnesio 12 x 10-5

Oxiacutegeno (1 atm) 1935 x 10-8

Agua - 056 x 10-6

38

Las ceacutelulas y los tejidos no obstruyen apreciablemente el paso del

campo magneacutetico De ahiacute que cuando se aplica uno de estos campos a

una planta animal o persona aunque sea de muy baja intensidad siem-

pre podraacute interactuar en mayor o menor grado con todas las moleacuteculas

aacutetomos e iones del sujeto en cuestioacuten La interaccioacuten seraacute mucho menos

importante con los aacutetomos e iones diamagneacuteticos que con los paramag-

neacuteticos y por regla general esta uacuteltima es la interaccioacuten que se debe

considerar junto a la ferromagneacutetica Las cargas en movimiento dentro

del organismo que crean corrientes eleacutectricas de intensidad detectable

tambieacuten pueden interaccionar con los campos magneacuteticos Si los cam-

pos magneacuteticos son muy intensos su interaccioacuten con las ceacutelulas y los

tejidos puede causar perjuicios en el organismo como se veraacute maacutes ade-

lante

Paramagnetismo y bajas temperaturas

Mediante la magnetizacioacuten y desmagnetizacioacuten sucesiva de sustancias

paramagneacuteticas se han obtenido las temperaturas maacutes lsquofriacuteasrsquo posibles

Desarrollado por primera vez en 1937 por el quiacutemico William Giauque

el meacutetodo utiliza un campo externo para alinear los momentos magneacuteti-

cos de los aacutetomos de la sustancia utilizada para enfriar usualmente una

sal paramagneacutetica en disolucioacuten La disolucioacuten se sumerge en un bantildeo

de helio liacutequido (- 2689 degC) que la enfriacutea y a la vez sirve de conduc-

tor del calor

La sal logra enfriarse conjuntamente con sus alrededores porque pa-

ra lograr alinearse cuando se aplica un campo externo los momentos

magneacuteticos de los aacutetomos que la componen necesitan ceder calor El

helio liacutequido traslada ese calor al exterior Cuando se eliminan a la vez

la conduccioacuten del calor (aislando el sistema) y el campo magneacutetico

externo los momentos magneacuteticos adoptan nuevamente una orientacioacuten

desordenada absorben calor y reducen la temperatura de la sal y sus

alrededores El proceso se repite ciacuteclicamente para lograr la mayor dis-

minucioacuten posible de la temperatura

Con este proceso se han alcanzado temperaturas muy cercanas al ce-

ro de la escala absoluta de Kelvin (hasta 0002 K) La temperatura del

hielo fundente (cero grados de la escala Celsius) equivale a 27315 K

El cero de la escala Kelvin se conoce como cero absoluto

De seguro el lector ya se habraacute preguntado iquestpor queacute algunas sustan-

cias tienen un magnetismo mucho maacutes fuerte que las demaacutes iquestPor queacute

algunas se magnetizan permanentemente formando imanes y otras no

La respuesta estaacute en que como se dijo antes dentro de las sustancias

formadas por aacutetomos paramagneacuteticos existe un grupo especial que tiene

propiedades magneacuteticas muy acentuadas las sustancias ferromagneacuteti-

cas

Ferromagnetismo

Ciertos soacutelidos metaacutelicos como el hierro el niacutequel el cobalto y muchas

de sus aleaciones son ferromagneacuteticos Estos materiales son atraiacutedos

fuertemente por el imaacuten con una intensidad miles de veces mayor que

los materiales paramagneacuteticos Algunos de ellos tienen la propiedad de

que pueden ser magnetizados permanentemente mediante un proceso

conocido por magnetizacioacuten teacutecnica que consiste en someter el mate-

rial a la accioacuten de un campo magneacutetico externo de gran intensidad

generado por un electroimaacuten (ver figura 211)

En adicioacuten a los metales y aleaciones tambieacuten existen oacutexidos y ce-

raacutemicas que poseen propiedades magneacuteticas notables La magnetita

Fe3O4 es una de estas sustancias asiacute como otros oacutexidos sinteacuteticos de

parecida estructura cristalina donde parte de los aacutetomos de hierro se

sustituyen con manganeso niacutequel cobalto zinc litio o sus mezclas

Los oacutexidos poseen un magnetismo un tanto diferente al anterior desde

el punto de vista microscoacutepico y se les llama ferrimagneacuteticos aunque

no existen diferencias esenciales en su comportamiento macroscoacutepico

La mayor diferencia es que los metales y aleaciones son buenos con-

ductores de la electricidad pero los ferrimagneacuteticos la conducen muy

mal son aislantes de la corriente eleacutectrica Sus propiedades magneacuteticas

aunque intensas no llegan a ser tan notables como en los ferromagneacuteti-

cos pero por otra parte su alta resistividad las hace insustituibles en

muchas aplicaciones Por ejemplo en dispositivos para radio y televi-

sioacuten donde los metales ferromagneacuteticos dan origen a grandes peacuterdidas

de energiacutea por disipacioacuten de calor

La intensa actividad magneacutetica de los materiales ferro y ferrimagneacute-

ticos se debe a que los aacutetomos de estas sustancias interaccionan espon-

taacuteneamente unos con otros Esa interaccioacuten hace que sus momentos

magneacuteticos se ordenen en conglomerados de tamantildeo microscoacutepico

llamados dominios magneacuteticos Todos los momentos magneacuteticos atoacute-

micos dentro de un determinado dominio apuntan en la misma

40

direccioacuten por lo que cada dominio se comporta como un dipolo magneacute-

tico de intensidad miles de veces mayor que la de un solo momento

magneacutetico de valor a

Es posible caracterizar el efecto magneacutetico mediante la magnetiza-

cioacuten M nuacutemero de momentos magneacuteticos atoacutemicos por unidad de vo-

lumen en el material considerado Si se utiliza el siacutembolo para indicar

la suma de todos los momentos magneacuteticos atoacutemicos a

en un volumen

V determinado entonces a

V

M La pequentildea flecha sobre μa indica

que al sumar hay que tomar en cuenta las diferentes direcciones hacia

donde estaacuten orientados los momentos magneacuteticos (son magnitudes vec-

toriales a diferencia de las escalares como la masa o la temperatura

que simplemente se suman) En el Sistema Internacional de Unidades

M se mide en las mismas unidades de H amperemetro (Am)

Dentro de cada dominio donde todos los momentos magneacuteticos

atoacutemicos estaacuten orientados en la misma direccioacuten M tiene el mayor

valor posible que puede alcanzar M = Ms (magnetizacioacuten de satura-

cioacuten) Sin embargo no todos los dominios magneacuteticos del material

estaacuten orientados en la misma direccioacuten A causa de la agitacioacuten teacutermica

siempre presente cada dominio estaraacute orientado en una direccioacuten dife-

rente a la de los restantes (figura 26) Si se considera el volumen de

todo el material y se suman los momentos magneacuteticos de todos los do-

minios microscoacutepicos aquellos orientados en sentido contrario se can-

celaraacuten El efecto que se obtiene al nivel macroscoacutepico es el de un ma-

terial sin magnetizacioacuten (M = 0)

En resumen en un material ferromagneacutetico no magnetizado previa-

mente dentro de cada dominio microscoacutepico la magnetizacioacuten tiene un

valor Ms pero en el promedio macroscoacutepico para todo el material M =

0

Para orientar todos los dominios en una misma direccioacuten es necesa-

rio aplicar un campo externo H asiacute es posible lograr que las fronteras

entre los dominios (las paredes de dominio) se desplacen de sus posi-

ciones de equilibrio Mediante ese mecanismo los dominios orientados

en la direccioacuten favorable paralela a H aumentan de tamantildeo a costa de

los dominios vecinos Aparece entonces una magnetizacioacuten macroscoacute-

pica resultante M ne 0 en la direccioacuten del campo aplicado y una fuerza F

de atraccioacuten notable sobre el material dirigida hacia el origen del cam-

po externo (figura 26) Si H es bastante intenso llega un momento en

que todos los momentos magneacuteticos apuntan en la misma direccioacuten y el

material queda totalmente magnetizado (o saturado) en lo macroscoacutepi-

co

Figura 26 Aplicacioacuten de un campo externo H sobre un

material ferromagneacutetico Aparece una fuerza F de

atraccioacuten hacia el origen del campo Si hay condiciones

adecuadas al retirar el campo externo el material queda

magnetizado en forma permanente

Materiales lsquodurosrsquo y lsquoblandosrsquo

Seguacuten su comportamiento en presencia del campo externo H los mate-

riales ferro y ferrimagneacuteticos tanto metaacutelicos como ceraacutemicos se divi-

den en duros y blandos En los materiales lsquodurosrsquo es necesario aplicar

un campo intenso para magnetizar el material Estos materiales se usan

para construir imanes artificiales pues son capaces de retener una parte

importante de la magnetizacioacuten despueacutes de que se retira el campo apli-

cado En los materiales lsquoblandosrsquo el campo necesario para magnetizar

el material es muy pequentildeo De aquiacute que estos materiales se utilicen

para fabricar dispositivos eleacutectricos y electroacutenicos que van a ser some-

tidos a un reacutegimen de campo variable (transformadores inductores y

nuacutecleos de electroimanes) donde la retencioacuten de la magnetizacioacuten o

remanencia es indeseable

Tanto los materiales duros como los blandos presentan el fenoacutemeno

de histeacuteresis que consiste en el retraso de la magnetizacioacuten M respecto

al campo aplicado H Si se grafican los diferentes valores que M va

tomando cuando H primero aumenta y despueacutes disminuye hasta inver-

tir su sentido se obtiene una curva cerrada caracteriacutestica llamada lazo

de histeacuteresis (figura 27) En vez de la magnetizacioacuten M tambieacuten es

usual emplear la induccioacuten magneacutetica B = μo (H + M) para caracterizar

el lazo En la figura 27 un valor negativo de H indica que se invirtioacute su

sentido Para H = 0 la magnetizacioacuten no se anula sino que toma el va-

lor Mr = Bro (magnetizacioacuten remanente) Para lograr anular la magne-

tizacioacuten del material es necesario aplicar un campo contrario de inten-

sidad Hc denominado fuerza coercitiva

El aacuterea encerrada por el lazo de histeacuteresis es proporcional a la ener-

giacutea que hay que gastar para magnetizar el material En un nuacutecleo some-

tido a una corriente alterna de alta frecuencia como ocurre en los cir-

cuitos de radio y TV el campo magneacutetico se invierte continuamente

miles o millones de veces por segundo si el aacuterea del lazo no es muy

pequentildea las peacuterdidas de energiacutea seraacuten prohibitivas Por el contrario un

material disentildeado para aplicarse como imaacuten permanente usualmente

requiere de un lazo de histeacuteresis con la mayor aacuterea posible pues una

cifra de meacuterito para esta aplicacioacuten es el maacuteximo valor del producto BH

en el cuadrante superior izquierdo del lazo de histeacuteresis (fig 27)

El producto (BH)maacutex mide la energiacutea magneacutetica almacenada en el

imaacuten a mayor energiacutea mayor poder de atraccioacuten para un mismo volu-

men de material magneacutetico Un gran (BH)maacutex requiere a su vez grandes

valores de Mr y Hc Mientras mayores sean Mr y Hc tambieacuten lo seraacute el

aacuterea encerrada por el lazo

En la tabla 22 aparece la permeabilidad de algunas aleaciones y

compuestos ceraacutemicos ferro y ferrimagneacuteticos blandos Los valores son

miles de veces superiores a los de las sustancias paramagneacuteticas En la

tabla 23 se muestran algunos valores tiacutepicos de la fuerza coercitiva Hc

en kiloamperemetro (kAm) y la remanencia Mr en tesla (T) pertene-

cientes a aleaciones y compuestos utilizados en la fabricacioacuten de ima-

nes permanentes Tambieacuten aparece el producto (BH)maacutex en

43

kilojoulemetro cuacutebico (kJm3) 1 kJ = 103 J Las propiedades de las

diferentes aleaciones que se muestran en las tablas pueden variar nota-

blemente de uno a otro fabricante

Figura 27 Lazo de histeacuteresis induccioacuten magneacutetica B en

funcioacuten de la intensidad de campo aplicada H Br es la

induccioacuten remanente y Hc la fuerza coercitiva La curva

punteada es la curva virgen de magnetizacioacuten o curva de

induccioacuten normal soacutelo se obtiene cuando el material se

magnetiza por primera vez

TABLA 22 Propiedades magneacuteticas de materiales blandos

Material maacutexima

Ferrita de Ni 2 500

Fe 5 500

Fe 96 ndash Si 4 8 000

Ferrita de Mn 10 000

Fe 55 ndash Ni 45 50 000

44

Tabla 23 Propiedades de histeacuteresis de algunos materiales para

imanes permanentes

Material Hc(kAm) Mr(T) (BH)maacutex (kJm3)

Ferrita de estroncio 100-300 02-04 10-40

Alnico 275 06-14 10-88

SmCo5 600-2000 08-11 120-200

Nd2Fe14B 750-2000 10-14 200-440

Temperatura de Curie

Cuando los materiales ferro y ferrimagneacuteticos se calientan y su tempe-

ratura aumenta Ms disminuye a causa de la agitacioacuten teacutermica y las pro-

piedades magneacuteticas se reducen Por encima de cierta temperatura co-

nocida como temperatura o punto de Curie la estructura de dominios

desaparece y Ms se hace igual a cero Esta temperatura caracteriacutestica

de cada material se llama asiacute en honor del fiacutesico franceacutes Pierre Curie

que descubrioacute el fenoacutemeno en 1895 El punto de Curie del hierro metaacute-

lico es de unos 770 C En los ferrimagneacuteticos esta temperatura se de-

nomina temperatura de Neacuteel por el trabajo destacado de Louis Eugegravene

Neacuteel sobre las propiedades magneacuteticas de los soacutelidos

Si el material se enfriacutea nuevamente tras alcanzar la temperatura de

Curie recupera espontaacuteneamente la estructura microscoacutepica de domi-

nios pero queda totalmente desmagnetizado en lo macroscoacutepico Para

que recupere las propiedades magneacuteticas anteriores es necesario volver

a aplicar el proceso de magnetizacioacuten teacutecnica

Magnetismo en los organismos vivos

Existen microorganismos y animales superiores que han lsquoaprendidorsquo a

utilizar el magnetismo terrestre a su conveniencia Algunos prefieren

llamar al estudio de estos temas magnetobiologiacutea otros los denominan

45

biomagnetismo Se ha encontrado magnetita formando parte del orga-

nismo de diversos animales bacterias anguilas palomas y delfines

entre otros Se presume que estos animales utilizan el campo magneacutetico

de la tierra como una especie de bruacutejula interna que les sirve de orienta-

cioacuten para desplazarse en su medio ambiente aunque esto auacuten no ha sido

comprobado en la mayoriacutea de los casos

Un organismo donde se ha comprobado sin lugar a dudas la capaci-

dad de orientarse en la direccioacuten de las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

es el Aquaspirillum magnetotacticum o bacteria magnetotaacutectica descu-

bierta en 1975 por Richard P Blakemore Este investigador encontroacute

que algunas de las bacterias que eacutel observaba al microscopio siempre se

moviacutean hacia el mismo lado del portamuestras cuando acercaba un

imaacuten y comproboacute que invariablemente se dirigiacutean hacia el polo norte

Las bacterias muertas tambieacuten se alineaban paralelas a las liacuteneas de

induccioacuten del campo magneacutetico pero desde luego no se trasladaban al

igual que las vivas

Estas bacterias son capaces de orientarse y viajar a lo largo de las liacute-

neas de induccioacuten porque producen pequentildeas partiacuteculas o magnetoso-

mas compuestos esencialmente de magnetita cada partiacutecula es un pe-

quentildeo imaacuten permanente con sus polos norte y sur Las bacterias se las

arreglan para ordenar estos pequentildeos imanes en una liacutenea y asiacute cons-

truir un imaacuten mucho maacutes largo y potente Utilizan ese imaacuten compuesto

para alinearse a lo largo de las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacuteti-

co de la tierra

En la figura 28 se muestra una bacteria magnetotaacutectica con las hile-

ras de magnetosomas en su interior La seccioacuten ampliada muestra una

de las hileras Las manchas difusas inferiores de mucho mayor tamantildeo

son graacutenulos de azufre

Figura 28 Bacterias magnetotaacutecticas y magnetosomas

Tomado de Magnetite in Freshwater Magnetic Bacteria

Science 203 1355-1357 (1979)

46

iquestPara queacute necesitan una bruacutejula estos microorganismos Estas bac-

terias prefieren vivir lejos de las aacutereas oxigenadas en regiones donde

hay poco o ninguacuten oxiacutegeno son anaeroacutebicas En un medio acuoso el

nivel de oxiacutegeno decrece a medida que se avanza en profundidad y las

bacterias magnetotaacutecticas utilizan sus bruacutejulas internas para conocer

doacutende se encuentra lo maacutes profundo

Las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica son paralelas a la superficie de la

tierra solo en el ecuador en la medida que nos alejamos de alliacute las

liacuteneas de induccioacuten se inclinan hacia la tierra hasta llegar a ser perpen-

diculares en los polos En el hemisferio sur salen de la tierra formando

un aacutengulo y en el hemisferio norte entran en la tierra de manera que

las bacterias que viven en el hemisferio norte al orientarse hacia el

norte van efectivamente hacia lo maacutes profundo Y como era de espe-

rar se comproboacute que las bacterias del hemisferio sur en vez de seguir

el norte se orientan al sur En el ecuador se encuentra una mezcla de

bacterias tipo lsquonortersquo y tipo lsquosurrsquo En experimentos realizados en el

laboratorio la inversioacuten artificial de los campos norte y sur llevoacute a una

inversioacuten de la polaridad de las bacterias en un teacutermino de 8 semanas

Otros ejemplos

Se ha descubierto que las abejas poseen material magneacutetico en la parte

anterior del abdomen el magnetismo parece desarrollarse en el estado

de crisaacutelida y persiste luego en los adultos Tambieacuten existe material

magneacutetico en la anguila particularmente en los huesos del craacuteneo de la

columna vertebral y la faja pectoral En la cabeza y el cuello de las

palomas mensajeras se ha encontrado material ferromagneacutetico en es-

tructuras visibles a simple vista (05 - 2 mm) entre la membrana que

cubre el sistema nervioso central (duramadre) y el craacuteneo Cuando el

material se observa al microscopio electroacutenico aparece una sustancia

opaca de aproximadamente 01 microacutemetros de espesor constituida por

cristales negros de magnetita Tambieacuten se ha encontrado magnetita en

mamiacuteferos especialmente en el delfiacuten comuacuten del Paciacutefico (Delphinus

delphis) aunque esta sustancia magneacutetica se ha localizado en muchas

partes de la cabeza la regioacuten de mayor concentracioacuten se encuentra unos

2 cm detraacutes de la cresta formada por la sutura de las partes occipitales

parietales y frontales en la parte izquierda de la hoz cerebral entre el

craacuteneo y la duramadre

47

Los tiburones poseen un complejo sistema de deteccioacuten electromag-

neacutetico disperso en su cabeza (aacutempulas electrorreceptoras de Lorenzini)

Las aacutempulas estaacuten unidas por canales conductores gelatinosos Cuando

el tiburoacuten avanza con una cierta velocidad va atravesando las compo-

nentes horizontales del campo magneacutetico terrestre Esto crea una dife-

rencia de potencial eleacutectrico en las aacutempulas Como la piel del tiburoacuten

tiene una resistividad muy alta no aparece una diferencia de potencial

detectable entre la superficie ventral y dorsal del animal Sin embargo

la alta conductividad de los canales siacute ocasiona una diferencia de poten-

cial notable en las aacutempulas (A Kalmijn IEEE Trans Magn 17 1113

1981) El umbral de deteccioacuten del campo eleacutectrico por las aacutempulas se

considera cercano a los 2 μVm (iexcleste es el valor del campo que se ob-

tendriacutea con una bateriacutea corriente si los bornes estuvieran separados a

750 km) Una sensibilidad tan extraordinaria sugiere que la magneto-

rrecepcioacuten mediante la induccioacuten magneacutetica es perfectamente posible

Es decir el tiburoacuten utilizariacutea la deteccioacuten del voltaje inducido para de-

terminar su posicioacuten relativa a las liacuteneas de induccioacuten del campo mag-

neacutetico terrestre

Cada antildeo miles de ballenas y delfines quedan varados vivos o

muertos en las playas de todo el mundo Lo mismo puede encallar un

solo animal que toda una manada Algunos de estos animales son viejos

y enfermos pero tambieacuten hay muchos joacutevenes y fuertes A pesar de que

los encallamientos ocurren con frecuencia no siempre se ha podido

encontrar una explicacioacuten razonable de este comportamiento Algunos

de estos sucesos son faacuteciles de explicar los animales mueren en el mar

y las corrientes los llevan hasta la playa Pero cuando los animales que

quedan varados estaacuten vivos es mucho maacutes difiacutecil encontrar una explica-

cioacuten Una de las muchas teoriacuteas que existen es que el encallamiento

ocurre donde las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacutetico terrestre

cruzan la liacutenea de la costa razoacuten por la cual los animales pierden su

orientacioacuten

Se han llevado a cabo gran cantidad de experimentos para verificar

el sentido de orientacioacuten magneacutetica de muchos animales sometieacutendolos

a la accioacuten de campos magneacuteticos y estudiando su comportamiento bajo

diferentes condiciones los experimentos preferidos son con palomas

mensajeras aunque tambieacuten se experimenta con insectos peces hellip y

hasta con personas Algunos experimentos proporcionan evidencia a

favor de un sistema de orientacioacuten fundamentado en el campo magneacuteti-

co de la tierra otros no

Figura 29 Orientacioacuten magneacutetica Posible explicacioacuten

del por queacute tantas ballenas y delfines quedan embarran-

cados en las playas (ver texto)

No obstante a pesar de los muacuteltiples experimentos auacuten no se ha po-

dido idear un posible mecanismo que explique coacutemo se logra la orien-

tacioacuten En las bacterias magnetotaacutecticas el mecanismo de orientacioacuten es

muy simple funciona incluso con la bacteria muerta En un organismo

maacutes complejo debiera existir alguna conexioacuten de la sustancia magneacutetica

con el sistema nervioso para poder explicar la conducta de orientacioacuten

observada pero tal conexioacuten auacuten no se ha encontrado Como conse-

cuencia aunque no es difiacutecil encontrar escritos que dan por sentado que

muchas aves se guiacutean en sus migraciones por una combinacioacuten visual y

magneacutetica muchos biofiacutesicos no creen que la sensibilidad al campo

magneacutetico de los animales superiores esteacute comprobada y el tema se

encuentra auacuten abierto a la investigacioacuten

Magnetizacioacuten teacutecnica Hasta 1821 solo se conociacutea el campo magneacutetico asociado a los imanes

permanentes En ese antildeo el cientiacutefico daneacutes Hans Christian Oersted

mientras mostraba a sus amigos el flujo de una corriente eleacutectrica en un

alambre notoacute que el paso de la corriente haciacutea que la aguja de una bruacute-

jula cercana se moviera El nuevo fenoacutemeno fue estudiado en detalle

con posterioridad por Andreacute-Marie Ampegravere quien fue el primero en

demostrar que dos alambres conductores paralelos por los que circula

una corriente continua en el mismo sentido se atraen a causa del campo

magneacutetico asociado a la corriente Si los sentidos de la corriente son

opuestos los alambres se repelen

La direccioacuten de las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica asociadas al

alambre con corriente cumple la regla de la mano derecha si se orienta

el pulgar en el sentido de la corriente los restantes dedos de la mano

indican el sentido de giro de las liacuteneas de induccioacuten alrededor del alam-

bre (figura 210)

Figura 210 Experimento de Oersted La bruacutejula tiende a orientarse parale-

la a las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica asociadas a la corriente Las liacuteneas

de induccioacuten forman circunferencias conceacutentricas alrededor del alambre en

toda su longitud

Un enrollado de alambre conductor con muchas vueltas en paralelo

actuacutea como un electroimaacuten cuando se le hace pasar una corriente eleacutec-

trica Sus propiedades magneacuteticas son ideacutenticas a las de un imaacuten per-

manente (figura 211) El clavo de hierro en la figura actuacutea como un

nuacutecleo ferromagneacutetico que refuerza notablemente las propiedades del

electroimaacuten por la contribucioacuten de la magnetizacioacuten M del material

Mediante los electroimanes es posible generar campos magneacuteticos

de gran intensidad Aplicando esos campos a una sustancia ferromagneacute-

tica ldquodurardquo es posible fabricar imanes permanentes artificiales

La tecnologiacutea de construccioacuten de los imanes artificiales ya tiene maacutes

de 100 antildeos y ha posibilitado obtener imanes cada vez maacutes pequentildeos

con campos magneacuteticos cada vez maacutes intensos Los imanes sinteacuteticos

actuales poseen muchiacutesima maacutes energiacutea y poder de atraccioacuten que la

magnetita natural (figura 212)

Figura 211 A Electroimaacuten de construccioacuten casera con un

nuacutecleo de hierro (clavo) B Electroimaacuten industrial de gran

potencia

Figura 212 Efectos sorprendentes obtenidos con superimanes sinteacuteticos mo-

dernos de neodimio-hierro-boro

Grabacioacuten magneacutetica La singular propiedad que poseen los materiales duros de conservar la

magnetizacioacuten permite utilizarlos como elementos de memoria o alma-

cenamiento de datos El primer instrumento de registro y lectura mag-

neacutetica el telegraacutefono fue inventado en 1898 por el ingeniero daneacutes

Valdemar Poulsen Como sistema grabador utilizaba una cinta de acero

y un pequentildeo electroimaacuten o cabezal en forma de herradura Mediante

un circuito eleacutectrico lograba convertir las sentildeales sonoras en impulsos

magneacuteticos Los impulsos orientaban en forma codificada los dominios

magneacuteticos de la cinta mientras se deslizaba sobre los polos del electro-

imaacuten movida por un sistema mecaacutenico auxiliar Posteriormente se

podiacutea reproducir el sonido haciendo pasar la cinta sobre los polos de

otro electroimaacuten que haciacutea las veces de lector o reproductor La cinta

en movimiento previamente magnetizada induciacutea en la bobina del

electroimaacuten una pequentildea diferencia de potencial eleacutectrico Esa sentildeal

podiacutea ser amplificada y convertida de nuevo en sonido mediante otro

circuito electroacutenico que decodifica la grabacioacuten magneacutetica

Uno de los soportes que llegoacute a ser muy popular para grabar cintas

de audio y video ya obsoleto fue el casete compacto con cinta de dos o

cuatro pistas Estas cintas se construiacutean utilizando alguacuten material mag-

neacutetico finamente pulverizado (usualmente oacutexidos de hierro o cromo)

disperso en un material plaacutestico suficientemente flexible y resistente El

cabezal de grabacioacuten era un electroimaacuten muy pequentildeo de varios miliacute-

metros de longitud y con los polos muy proacuteximos separados solamente

por fracciones de miliacutemetro Para lsquoborrarrsquo la cinta se haciacutea pasar una

corriente alterna por el electroimaacuten El campo variable que genera esta

corriente desordena totalmente los dominios magneacuteticos en la cinta y el

sistema queda listo para grabar nuevamente Sistemas similares de gra-

bacioacuten y lectura magneacutetica se utilizan actualmente en tarjetas de creacutedi-

to de teleacutefonos de identificacioacuten o en boletos y tickets de uso muacuteltiple

del metro y de los autobuses urbanos en algunos paiacuteses

En el denominado disco duro (HDD) de las computadoras la graba-

cioacuten magneacutetica se lleva a cabo sobre una peliacutecula metaacutelica muy delgada

mediante la cabeza de lectura y escritura de la unidad de disco (un pe-

quentildeo electroimaacuten que cambia la orientacioacuten magneacutetica de los domi-

nios magneacuteticos o una magnetorresistencia lectora figura 213)

52

En los primeros disquetes o discos flexibles de 3frac12 pulgadas ya

tambieacuten desplazados por las memorias USB (Universal Serial Bus) la

grabacioacuten se hace sobre micropartiacuteculas de oacutexido magneacutetico dispersas

en un plaacutestico semirriacutegido al igual que en las tarjetas de creacutedito o de

identificacioacuten Si un disquete una cinta o una tarjeta magneacutetica se acer-

can por descuido a un imaacuten permanente o a un electroimaacuten la informa-

cioacuten grabada en forma codificada en los dominios magneacuteticos puede

que se destruya de forma irreversible aunque macroscoacutepicamente el

disquete o la cinta no muestren el menor dantildeo fiacutesico

El campo asociado a las sustancias magneacuteticas puede ser afectado

por factores como la temperatura los campos externos intensos los

choques tensiones vibraciones radiaciones y el tiempo transcurrido

Los primeros imanes sinteacuteticos tendiacutean a desmagnetizarse muy faacutecil-

mente los actuales conservan casi invariables sus propiedades magneacute-

ticas a temperatura ambiente con el paso del tiempo Los imanes mo-

dernos tampoco son afectados sensiblemente por los demaacutes factores

mencionados excepto en casos extremos

Figura 213 Figura 02-13 Disco duro (HDD) Los maacutes re-

cientes poseen 4 o maacutes brazos moacuteviles Tomado de

httpwwwtaringanetpostsinfo2392240Ensamblaje-de-

pchtml

53

Apeacutendice SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

Es posible considerar el inicio de lo que hoy se conoce como Sistema

Internacional de Unidades (SI) a partir de la implantacioacuten en Francia

del Sistema Meacutetrico Decimal (SMD) a finales de los 1700 Poco des-

pueacutes de la implantacioacuten del SMD se elaboraron dos patrones de platino

iridio el metro y el kilogramo que fueron registrados de forma oficial

en ese paiacutes a mediados de 1799 (figuras 214 y 215)

El kilogramo patroacuten auacuten se mantiene La definicioacuten del metro se ha

modificado varias veces a lo largo de los antildeos con el fin de disminuir

cada vez maacutes la incertidumbre en las comparaciones con los patrones

secundarios de otros paiacuteses La 17a Conferencia General de la Oficina

Internacional de Pesos y Medidas (BIPM en el idioma original Bureau

International des Poids et Mesures) adoptoacute el acuerdo de que a partir

de 1983 el metro se definiera como la distancia que recorre la luz en el

vaciacuteo durante un intervalo de 1299 792 458 de segundo

Las obligaciones del BIPM incluyen la actualizacioacuten de un sistema

global de unidades para que exista unicidad en la presentacioacuten de los

descubrimientos cientiacuteficos e innovaciones en la industria y en el co-

mercio internacional El Buroacute tambieacuten se encarga de promover la im-

portancia de la metrologiacutea para la ciencia la industria y la sociedad y

de velar por la calidad de los patrones primarios contra los que se com-

paran los patrones secundarios del resto del mundo

Con ese fin colabora con otras agencias internacionales coordina

eventos cientiacuteficos publica informes perioacutedicos proporciona servicios

para la correcta calibracioacuten de instrumentos y patrones realiza activi-

dades cientiacuteficas y teacutecnicas en sus propios laboratorios para beneficio

de los estados miembros y coordina el mejoramiento del Sistema Inter-

nacional de Unidades organizando conferencias generales

El primero de enero de 2015 el BIPM contaba con 55 estados

miembros y 41 asociados a las conferencias Entre los miembros per-

manentes 7 de ellos son latinoamericanos Argentina Brasil Chile

Colombia Meacutexico Uruguay y Venezuela Entre los asociados se en-

cuentran otros 7 Bolivia Costa Rica Cuba Ecuador Panamaacute Para-

guay y Peruacute Es usual que cada paiacutes cuente con su propia oficina de

pesas y medidas aunque hay paiacuteses donde la denominacioacuten es diferente

y se hace un eacutenfasis mayor en la metrologiacutea que en los patrones

Figura 214 Patrones secundarios del metro patroacuten prima-

rio (distancia entre dos marcas en la superficie de la ba-

rra)

Figura 215 Prototipo internacional del kilogramo

55

El Sistema Internacional de Unidades reconoce 7 magnitudes fun-

damentales definidas a partir del criterio operacional que consiste en

describir la forma en que se mide cada magnitud (tabla A1) Cualquier

otra magnitud es una magnitud derivada obtenida a partir de foacutermulas

o expresiones matemaacuteticas que reflejan alguna propiedad fiacutesica

TABLA A1

Magnitudes fundamentales del Sistema Internacional de

Unidades

Magnitud Unidad Siacutembolo

de la unidad Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Corriente eleacutectrica ampere A

Temperatura termodinaacutemica kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd

En la tabla A2 aparecen las unidades derivadas del Sistema Interna-

cional traducidas al castellano junto a su correcta denominacioacuten Note

que los nombres de las magnitudes se escriben con minuacutescula aunque

siguen la ortografiacutea del correspondiente apellido que le dio origen en el

idioma original ie no se castellanizan Con excepcioacuten del metro el

kilogramo el segundo el mol y la candela los siacutembolos se escriben con

mayuacutescula En adicioacuten se reconocen dos magnitudes y unidades su-

plementarias el aacutengulo plano (radiaacuten [rad]) y el aacutengulo soacutelido (esterra-

diaacuten [sr])

En muchos paiacuteses las normas que regulan las unidades de medida y

su terminologiacutea alcanzan la categoriacutea de ley En Cuba estaacuten definidas

por el Decreto-ley 92 de fecha 30 de diciembre de 1982 que tambieacuten

regula la equivalencia con las unidades de otros sistemas de medida

56

TABLA A2

Magnitudes derivadas del Sistema Internacional de Unidades

Magnitud Unidad Siacutembolo

Relacioacuten con otras unidades

Frecuencia hertz Hz s-1

Fuerza newton N kgms2

Presioacuten pascal Pa Nm2

Energiacutea trabajo joule J Nm

Potencia watt W Js

Carga eleacutectrica coulomb C As

Potencial fuerza electro-

motriz volt V JC WA

Capacidad farad F CV

Resistencia eleacutectrica ohm Ω VA

Conductancia siemens S AV

Flujo magneacutetico weber Wb Vs

Induccioacuten magneacutetica tesla T Wbm2

Inductancia henry H WbA

Flujo luminoso lumen lm cdsr

Luminancia lux lx lmm2

Actividad radiactiva becquerel Bq Is

Dosis de radiacioacuten absor-

bida gray Gy Jkg

Dosis equivalente slevert Sv Jkg

57

BIBLIOGRAFIacuteA DEL APEacuteNDICE

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Ley de Metrologiacutea 19511 BsAs 2372 Accesible en

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Ley No 15298 Sistema de unidades de medida 22jul982

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httpwwwbipmorgutilscommonpdfsi_summary_enpdf

wwwineccgobmxpublicacionesdownloadsimexico1pdf

58

CAPIacuteTULO 3

CORRIENTE ELEacuteCTRICA

Carga eleacutectrica El rayo es la manifestacioacuten maacutes espectacular de los fenoacutemenos eleacutectri-

cos en la naturaleza pero no es ni mucho menos la uacutenica En los paiacuteses

de clima seco es bastante comuacuten que los objetos se electricen a causa

del rozamiento Ponerse o quitarse un abrigo afelpado o sinteacutetico en

invierno puede ser suficiente para lograr que el cuerpo adquiera una

cantidad apreciable de carga eleacutectrica Posteriormente al tocar cual-

quier objeto unido a tierra se puede originar una descarga brusca en el

punto de contacto que se manifiesta como una intensa vibracioacuten de

corta duracioacuten (el tiacutepico corrientazo)

En las regiones geograacuteficas de clima muy seco es comuacuten que la des-

carga vaya acompantildeada de emisioacuten de sonido e incluso de luz en forma

de chispas claramente visibles en la penumbra El fuego de San Telmo

es el nombre tradicional que se le da en Espantildea a una descarga eleacutectrica

luminosa que puede aparecer durante tormentas fuertes en objetos pro-

minentes suele verse en campanarios en los extremos de los maacutestiles y

de las alas de los aviones en la proa de los barcos y a veces cerca de

la cabeza de una persona o en las astas del ganado El nombre tiene su

origen en que los antiguos marinos del Mediterraacuteneo lo consideraban

una sentildeal enviada por su patroacuten San Telmo

La electrizacioacuten por frotamiento o triboelectricidad es conocida des-

de la antiguumledad De hecho el primer fenoacutemeno eleacutectrico artificial que

se observoacute fue la propiedad que presentan algunas sustancias como el

aacutembar que al ser frotadas con piel o lana son capaces de atraer objetos

pequentildeos El aacutembar es una resina foacutesil que en tiempos prehistoacutericos fue

exudada por diferentes aacuterboles coniacuteferos ahora extinguidos Suele ser

de color amarillo tostado Se encuentra en trozos redondeados e irregu-

lares en granos o en gotas es algo fraacutegil y emana un olor agradable

cuando se frota En la antiguumledad se obteniacutea en la costa sur del mar

Baacuteltico donde auacuten se sigue hallando Su nombre griego es electroacuten de

donde surgioacute el concepto electricidad

Una varilla de vidrio frotada con seda tambieacuten posee una capacidad

similar a la del aacutembar para atraer objetos no cargados Pero dos varillas

de vidrio frotadas con seda se repelen mientras que la misma varilla

atrae al aacutembar frotado con lana lo que indica la existencia de dos tipos

de electrizacioacuten o lsquocarga eleacutectricarsquo (Figura 31) Al vidrio frotado con

seda se le atribuyoacute arbitrariamente una carga positiva (+) mientras que

la carga del aacutembar frotado con lana es negativa (-)

Figura 31 Interaccioacuten entre cuerpos cargados Dos

varillas con carga de igual signo se repelen Si las cargas

son de signo opuesto se atraen

El franceacutes Charles Coulomb establecioacute las relaciones numeacutericas en-

tre los valores de las cargas y sus interacciones tanto de atraccioacuten como

de repulsioacuten En 1777 inventoacute la balanza de torsioacuten para medir las fuer-

zas de atraccioacutenrepulsioacuten cuantitativamente En la Figura 32 al girar

el cabezal de suspensioacuten es posible compensar las fuerzas eleacutectricas

gracias a la torsioacuten aplicada al hilo Los valores numeacutericos se obtienen

determinando el aacutengulo que el cabezal debe rotar para llevar las cargas

a su posicioacuten inicial

Con esta balanza Coulomb pudo establecer el principio que rige la

interaccioacuten entre las cargas eleacutectricas la ley de Coulomb Esta ley esta-

blece que la fuerza de interaccioacuten F entre dos cargas puntuales q1 y q2

(partiacuteculas de tamantildeo tan reducido que es posible no tomar en cuenta

sus dimensiones) es proporcional al producto de las cargas e inversa-

mente proporcional al cuadrado de la distancia r de separacioacuten En no-

tacioacuten matemaacutetica

q q1 2F α 2r

En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga es el

coulomb (C) la distancia r estaacute en metros y la fuerza F se mide en new-

ton (N)

Este resultado es muy parecido al que se obtiene cuando se analiza

la interaccioacuten entre polos magneacuteticos Sin embargo existe una diferen-

cia fundamental las cargas positivas y negativas existen por separado

pero no es posible separar los polos magneacuteticos como se expresoacute en el

capiacutetulo 2

61

Figura 32 Balanza de torsioacuten

de Coulomb La partiacutecula de

carga q2 tiene un contrapeso

no cargado al otro lado de la

barra para equilibrar su masa

En su estado normal el nuacutemero de electrones en cualquier aacutetomo es

siempre igual al nuacutemero de protones de aquiacute que el aacutetomo en conjunto

es eleacutectricamente neutro Y cualquier cuerpo constituido por ellos tam-

bieacuten lo seraacute Sin embargo los cuerpos pueden adquirir electrones en

exceso o perderlos y entonces se cargan negativa o positivamente

Un cuerpo con exceso de electrones posee una carga neta negativa

mientras que si posee un defecto de electrones estaraacute cargado positiva-

mente Al frotar el vidrio con la seda los electrones que se encuentran

maacutes cercanos a la superficie son arrancados del vidrio pasando a la

seda y dejando atraacutes un defecto de carga negativa Ese defecto se tradu-

ce en el exceso de carga positiva que adquiere el vidrio por ese motivo

el vidrio y la seda adquieren la misma magnitud de carga pero de sen-

tido contrario el uno positiva y la otra negativa

Esta es una caracteriacutestica general del comportamiento de las cargas

en la naturaleza lo que aparece como carga positiva en un lugar siem-

pre debe aparecer como carga negativa en otro Dicho de otra forma la

suma de cargas positivas y negativas en cualquier sistema cerrado

siempre seraacute constante Esta ley universal se conoce como principio de

conservacioacuten de la carga La otra ley fundamental asociada a la cargas

eleacutectrica es su cuantificacioacuten la carga eleacutectrica estaacute cuantificada o

cuantizada Este principio reconoce el hecho de que cualquier carga es

siempre un muacuteltiplo entero de la carga del electroacuten y de que es imposi-

ble obtener una carga de menor valor Pero como la carga del electroacuten

es tan pequentildea (asymp 160 x 10-19 C) en los caacutelculos y aplicaciones ma-

croscoacutepicas siempre se puede considerar que la carga variacutea de manera

continua

El campo eleacutectrico iquestCoacutemo explicar la interaccioacuten a distancia entre cargas eleacutectricas sin

contacto directo similar a la interaccioacuten que tiene lugar entre los polos

magneacuteticos de los imanes La explicacioacuten es tambieacuten similar a la que

ofrece el magnetismo Se considera que las cargas eleacutectricas modifican

el espacio que las rodea creando un campo eleacutectrico capaz de interac-

cionar con otras cargas Mientras que el campo magneacutetico se representa

mediante liacuteneas de induccioacuten magneacutetica el campo eleacutectrico se repre-

senta mediante liacuteneas de fuerza que se dibujan en forma similar a las

liacuteneas de induccioacuten

62

El valor o intensidad de campo eleacutectrico se designa usualmente por

la letra E y en el Sistema Internacional de Unidades tiene dimensiones

de newtoncoulomb (NC) aunque muchas veces se prefiere utilizar el

equivalente voltmetro (Vm)

El campo eleacutectrico y el magneacutetico son esencialmente diferentes pe-

ro no son totalmente independientes como quedaraacute esclarecido maacutes

adelante Los campos eleacutectricos estaacuteticos interaccionan con las cargas

eleacutectricas y generan corrientes pero no interaccionan con los imanes

Los campos magneacuteticos asociados a las corrientes interaccionan con los

polos magneacuteticos de un imaacuten pero no lo hacen con las cargas eleacutectricas

en reposo Sin embargo siacute interaccionan con las cargas en movimiento

y con las corrientes eleacutectricas que no son maacutes que cargas en movimien-

to en el interior de los conductores Para la mejor comprensioacuten del lec-

tor en la tabla 31 se muestran estas propiedades de forma resumida

TABLA 31

Interaccioacuten de los campos estaacuteticos independientemente

de cual sea su origen

Campo electrostaacutetico Campo magnetostaacutetico

No interaccionan entre siacute pero siacute lo hacen con

Cargas eleacutectricas en reposo y en

movimiento

(pero no con los polos magneacuteti-

cos)

Cargas en movimiento (pero no en

reposo)

Corrientes eleacutectricas

Si hay corrientes hay campo eleacutec-

trico Polos magneacuteticos

Conductor y dieleacutectrico

Existen materiales donde los electrones se encuentran muy deacutebilmente

ligados a los aacutetomos de manera que pueden lsquosaltarrsquo sin dificultad de un

aacutetomo a otro y moverse con facilidad en el seno del material Se deno-

minan conductores En caso contrario cuando los electrones se encuen-

tran fuertemente ligados al aacutetomo y resulta difiacutecil lograr que se despla-

cen de un lado a otro tenemos un aislador o dieleacutectrico

63

Unos pocos materiales no son conductores pero tampoco no tan

buenos aislantes como los dieleacutectricos (por ejemplo el grafito y el sili-

cio) y se denominan semiconductores

Todos los metales como el oro la plata el aluminio y el cobre son

buenos conductores Tambieacuten lo son las sales fundidas y muchas diso-

luciones asiacute como los gases ionizados La madera seca el papel la

goma los plaacutesticos los gases inertes los aceites el maacutermol y el vidrio

son dieleacutectricos

La facilidad con que un determinado material puede o no transportar

las cargas eleacutectricas en su seno se mide por su conductividad designada

usualmente por la letra griega sigma () En el SI de unidades se mide

en siemensmetro (Sm) El inverso de la conductividad es la resistivi-

dad (letra griega rho) que mide justamente lo contrario la oposicioacuten

del material al paso de las cargas eleacutectricas Se mide en ohm-metro

(m) Una resistividad pequentildea indica una gran conductividad y vice-

versa en lenguaje matemaacutetico y son reciacuteprocos = 1

En un metal buen conductor de la electricidad es del orden de 2 x

10-8 m mientras que para un mal conductor como el vidrio puede

variar en dependencia del tipo de vidrio entre 1010 y 1014 m El sili-

cio un semiconductor tiene una resistividad de 640 Ωm Observe que

entre los valores extremos hay una diferencia de 22 oacuterdenes (es decir

un uno seguido de 22 ceros)

En el caso de los liacutequidos y gases la conductividad no es electroacutenica

sino ioacutenica Los portadores de carga no son los electrones sino aacutetomos

o moleacuteculas ionizados (aniones y cationes) con un exceso o defecto de

electrones (Figura 33)

Figura 33 Formacioacuten de aniones y cationes

64

Un ion se forma cuando un aacutetomo neutro o un grupo de aacutetomos gana

o pierde uno o maacutes electrones Un aacutetomo que pierde un electroacuten forma

un ion de carga positiva o catioacuten El que gana un electroacuten forma un ion

de carga negativa o anioacuten Al disolverse en agua la sal de mesa produ-

ce aniones de cloro y cationes de sodio en disolucioacuten El agua pura es

un dieleacutectrico y conduce muy mal la corriente eleacutectrica pero el agua

salada es un buen conductor de la electricidad

La presencia de iones en el cuerpo humano hace que este se compor-

te internamente como un conductor aceptable de la electricidad Y en la

parte externa la conductividad de la piel puede variar apreciablemente

en dependencia de su grosor y de si estaacute seca o huacutemeda

Interaccioacuten con un campo externo iquestQueacute sucede cuando un soacutelido conductor de la electricidad se coloca en

una regioacuten donde existe un campo eleacutectrico Como dentro del conduc-

tor las cargas tienen gran movilidad los electrones son atraiacutedos hacia el

origen del campo hasta neutralizar totalmente las liacuteneas de fuerza El

campo eleacutectrico es apantallado por las cargas moacuteviles y su valor en el

interior del conductor se hace cero (Figura 34) Cuando cesa el movi-

miento de las cargas y se alcanza el equilibrio las liacuteneas de fuerza que-

dan perpendiculares a la superficie del conductor (No podriacutea ser de

otra manera Si no fueran perpendiculares existiriacutean componentes del

campo paralelos a la superficie y las cargas nunca alcanzariacutean el estado

de equilibrio) El efecto de apantallamiento tiene lugar de la misma

forma en un conductor con cavidades o sin ellas

Para que las cargas puedan escapar fuera de la superficie (produc-

cioacuten de chispas por ionizacioacuten del aire que rodea al conductor) se nece-

sitan campos eleacutectricos muy intensos

iquestQueacute sucede si en vez de un conductor colocamos un dieleacutectrico no

conductor en la regioacuten donde existe el campo eleacutectrico En los dieleacutec-

tricos los electrones portadores de carga eleacutectrica no pueden moverse

libremente y el campo eleacutectrico no seraacute apantallado como en el conduc-

tor Sin embargo las nubes electroacutenicas siacute pueden reordenarse dentro

de cada moleacutecula bajo la accioacuten del campo externo causando una cierta

distorsioacuten en las liacuteneas de fuerza aunque no tan intensa como en el

65

caso de los conductores El comportamiento no es exactamente el mis-

mo en soacutelidos y liacutequidos ni tampoco si el dieleacutectrico estaacute constituido

por moleacuteculas polares o no polares

Figura 34 Distorsioacuten de las liacuteneas de fuerza del campo

eleacutectrico en presencia de un conductor

Sustancias polares y no polares Muchas moleacuteculas aunque eleacutectricamente neutras poseen polaridad a causa de la distribucioacuten asimeacutetrica de sus nubes electroacutenicas que origi-nan centros no coincidentes de carga positiva y negativa Se denominan moleacuteculas polares Las moleacuteculas simeacutetricas no poseen esta propiedad son no polares La denominacioacuten tambieacuten se aplica a las sustancias formadas por esas moleacuteculas sustancias polares y no polares

La distribucioacuten asimeacutetrica se caracteriza por tener un dipolo eleacutectri-

co asociado que puede representarse graacuteficamente por dos cargas de

igual magnitud (q) y signos contrarios separadas una distancia L ( Fi-

gura 35) En el dipolo las liacuteneas de fuerza salen de la carga positiva y

terminan en la negativa El momento del dipolo tiene un valor p = qL

66

Figura 35 Dipolo eleacutectrico

Liacutequidos y gases polares Las moleacuteculas de liacutequidos y gases pueden fluir Significa que pueden

rotar y trasladarse libremente de un lugar a otro dentro del recipiente

que las contiene (y de ahiacute que a liacutequidos y gases se les llame fluidos

indistintamente) Un ejemplo tiacutepico de moleacutecula polar de este tipo es la

moleacutecula de agua constituida por dos aacutetomos de hidroacutegeno y uno de

oxiacutegeno colocados en forma asimeacutetrica (Figura 36)

Figura 36 Dipolo eleacutectrico de la moleacutecula de agua

67

Al formarse los enlaces quiacutemicos los electrones de los aacutetomos de

hidroacutegeno son atraiacutedos hacia el oxiacutegeno creaacutendose una distribucioacuten

asimeacutetrica de cargas aparece un exceso de carga negativa en un extre-

mo de la moleacutecula y positiva en el otro Por convenio el momento

dipolo de la moleacutecula estaacute dirigido de (-) a (+) desde el aacutetomo de oxiacute-

geno hacia los aacutetomos de hidroacutegeno como indica la flecha en la Figura

36

En los liacutequidos y gases polares cuando se aplica un campo eleacutectrico

externo las moleacuteculas rotan y tienden a orientarse paralelas a la direc-

cioacuten del campo La parte negativa es atraiacuteda hacia el origen del campo

mientras que la positiva es repelida Si se aplica un campo eleacutectrico a

un recipiente con agua u otro liacutequido dieleacutectrico las moleacuteculas se orde-

nan de forma tal que aparece un exceso de carga en las paredes del re-

cipiente (Figura 37) El campo eleacutectrico se atenuacutea parcialmente en el

interior del liacutequido pero sin que llegue a anularse en su totalidad

Figura 37 Un dieleacutectrico polar liacutequido en el cam-

po eleacutectrico mostrando la orientacioacuten de los dipo-

los y la atenuacioacuten de las liacuteneas de fuerza

Un dieleacutectrico muy importante es el agua Constituye 50 a 90 de

la masa total de los organismos vivos Cuando el campo eleacutectrico inter-

acciona con los tejidos la presencia del agua en los fluidos del cuerpo

atenuacutea considerablemente la penetracioacuten del campo hacia los tejidos

maacutes internos Ademaacutes hay que tener en cuenta que tambieacuten estaraacuten

presentes diferentes iones que pueden moverse con mayor o menor

libertad en el seno del correspondiente fluido proporcionaacutendole a eacuteste

propiedades conductoras que pueden favorecer auacuten maacutes el apantalla-

miento Este uacuteltimo efecto resulta difiacutecil de evaluar a causa de la solva-

tacioacuten de los iones

Solvatacioacuten El proceso de disolucioacuten de un soacutelido trae aparejado la remocioacuten de

aacutetomos de las posiciones fijas a las que estaban sujetos formaacutendose

iones que quedan rodeados por las moleacuteculas del disolvente (el solva-

to) Los iones solvatados se atraen entre siacute con menor fuerza que en el

soacutelido y el efecto depende tanto de la naturaleza quiacutemica de la sustan-

cia disuelta como del disolvente Al aplicar un campo externo a la diso-

lucioacuten el comportamiento se veraacute afectado por todos los factores que

influyen en la solvatacioacuten ademaacutes de las estrictamente relacionadas

con las propiedades de los dipolos

Soacutelido polar Los aacutetomos o moleacuteculas de un soacutelido no pueden desplazarse de su lugar

al interaccionar con un campo eleacutectrico externo solo pueden oscilar

alrededor de sus posiciones fijas de equilibrio Sin embargo cuando el

campo eleacutectrico actuacutea sobre las nubes electroacutenicas del soacutelido estas se

redistribuyen con resultados similares a lo que ocurre en gases y liacutequi-

dos Aparece un exceso de cargas de signo contrario en las superficies

maacutes cercanas y alejadas del campo respectivamente y el campo eleacutectri-

co en el interior se atenuacutea Usualmente la atenuacioacuten es menor que en

los liacutequidos

Sustancias no polares En los liacutequidos y soacutelidos no polares tiene lugar un proceso parecido al

que ocurre en las sustancias polares Aunque inicialmente no existe un

momento dipolo en las moleacuteculas el campo eleacutectrico externo deforma

las nubes electroacutenicas que antes eran simeacutetricas y crea dipolos induci-

dos que se comportan en forma similar a los permanentes Como es de

esperar el efecto de apantallamiento y la atenuacioacuten del campo en el

interior del cuerpo considerado seraacute bastante menor que el caso de las

moleacuteculas polares

69

En resumen el apantallamiento eleacutectrico y la atenuacioacuten del campo

en el interior de los dieleacutectricos tienen lugar en mayor o menor grado en

todos ellos cualquiera sea su composicioacuten e independientemente de si

sus moleacuteculas forman dipolos permanentes o no La permitividad rela-

tiva εr una magnitud adimensional da una medida de la capacidad que

tienen las diferentes sustancias para polarizarse y por tanto para apan-

tallar el campo eleacutectrico En la tabla 32 se muestran algunos valores

tiacutepicos

TABLA 32

Permitividad relativa de algunos materiales

Material εr (adimensional)

Vaciacuteo 100000

Aire 100054

Papel 35

Porcelana 65

Tefloacuten 21

Oacutexido de titanio 100

Agua 78

La atenuacioacuten de los campos electrostaacuteticos en el interior de los or-

ganismos vivos hace difiacutecil su posible aplicacioacuten con fines terapeacuteuticos

Para que atraviesen la piel y penetren en el organismo de manera efec-

tiva se necesitan campos de gran intensidad de difiacutecil manipulacioacuten y

con alto riesgo de accidentes La intensidad de campo necesaria es tal

que puede llegar a ionizar el aire que rodea al sujeto generando chispas

y causando quemaduras en la piel El proceso es similar a la descarga

de un rayo pero a mucha menor escala

No ocurre asiacute con el campo magneacutetico que posee un poder de pene-

tracioacuten mucho mayor en los tejidos bioloacutegicos que el campo eleacutectrico

Aplicando campos magneacuteticos variables en el tiempo de baja intensidad

en el exterior de un sujeto se pueden generar campos eleacutectricos en su

interior sin riesgo de dantildeo eleacutectrico Sin embargo los campos genera-

dos tambieacuten seraacuten variables en el tiempo no electrostaacuteticos En el capiacute-

tulo IV se analiza con mayor detalle la interaccioacuten entre campos eleacutectri-

cos y magneacuteticos 70

Corriente continua y fuerza electromotriz Con anterioridad se explicoacute que cuando un conductor interacciona con un campo eleacutectrico externo las cargas se redistribuyen y van hacia la superficie de forma que apantallan el campo en el interior del conduc-tor

Cuando el campo eleacutectrico se aplica en el interior de un alambre

conductor el resultado es diferente Mientras se suministre suficiente

energiacutea para mantener la presencia del campo los electrones se man-

tendraacuten continuamente en movimiento dirigieacutendose hacia el origen del

campo y creando una corriente continua La intensidad (i) de la corrien-

te se define como la cantidad de carga eleacutectrica que atraviesa cualquier

seccioacuten transversal S del alambre en un segundo (figura 38) Su unidad

en el Sistema Internacional de Unidades es el ampere (A) en honor de

Andreacute-Marie Ampegravere matemaacutetico y fiacutesico franceacutes Por convenio el

sentido de la corriente se toma contrario al sentido del movimiento de

los electrones como si se movieran cargas positivas en vez de las nega-

tivas Si q es la carga eleacutectrica que atraviesa la superficie S en un inter-

valo de tiempo t entonces la corriente promedio se calcula como i =

qt

Figura 38 S es el aacuterea de la seccioacuten transversal del alambre

El campo E se encuentra dentro del conductor

Es posible mantener la presencia continua de un campo eleacutectrico no

equilibrado en el interior de un conductor cuando se posee la fuente

adecuada de energiacutea Una fuente con estas caracteriacutesticas se llama fuer-

za electromotriz o FEM Su valor se expresa en volts (V) en honor del

fiacutesico italiano Alessandro Volta Existen FEM de diversos tipos

71

Pila y bateriacutea

Las pilas producen energiacutea eleacutectrica a partir de una reaccioacuten quiacutemica

La bateriacutea consiste en una serie de pilas conectadas en serie para obte-

ner una FEM mayor Las hay recargables y no recargables En las pilas

recargables la reaccioacuten quiacutemica se invierte para alcanzar nuevamente el

estado inicial de maacutexima carga La primera pila reversible tambieacuten

llamada acumulador fue inventada en 1859 por el fiacutesico franceacutes Gas-

ton Planteacute La pila de Planteacute de plomo y aacutecido es la que maacutes se utiliza

en la actualidad Su ventaja principal es que a partir de un volumen

relativamente pequentildeo puede producir suficiente energiacutea para arrancar

un motor su principal desventaja es que se agota raacutepidamente Emplea

una disolucioacuten diluida de aacutecido sulfuacuterico como conductor ioacutenico o elec-

troacutelito para transportar la corriente el electrodo negativo es de plomo y

el positivo de dioacutexido de plomo Al recargar la pila las reacciones quiacute-

micas se invierten hasta que los productos quiacutemicos vuelven a su con-

dicioacuten original (o casi) El acumulador se agota finalmente porque con

el tiempo el aacutecido sulfuacuterico se transforma en agua maacutes sulfato de plo-

mo Estas pilas tienen una vida uacutetil de unos cuatro antildeos y su FEM es de

aproximadamente 2V Otros tipos de pilas recargables maacutes recientes

son la alcalina de niacutequel-cadmio que utiliza un electroacutelito de hidroacutexido

de potasio y las de niacutequel-hidruro La pila no recargable maacutes comuacuten es

la pila Leclancheacute o pila seca inventada por el quiacutemico franceacutes Georges

Leclancheacute en los antildeos sesenta del siglo XIX La pila seca que se utiliza

actualmente es muy similar al invento original El electroacutelito es una

mezcla pastosa de cloruro de amonio y cloruro de cinc El electrodo

negativo es de cinc igual que la parte exterior de la pila y el positivo es

una varilla de carboacuten rodeada por una mezcla de carboacuten y dioacutexido de

manganeso Esta pila produce una FEM de 15 V Otras pilas no recar-

gables muy utilizadas actualmente son las alcalinas y las de litio

Generador electrostaacutetico

Los generadores o dinamos producen la FEM a partir de movimientos

mecaacutenicos como el de rotacioacuten de las aspas de una turbina o el girar de

una rueda Los hay de dos tipos a) los electrostaacuteticos que utilizan el

rozamiento para separar las cargas eleacutectricas y b) los electromagneacuteti-

cos en los que se genera corriente desplazando mecaacutenicamente un con-

ductor a traveacutes de un campo magneacutetico Estos uacuteltimos se describen en

otro capiacutetulo

El generador electrostaacutetico es una maacutequina que permite obtener dife-

rencias de potencial muy elevadas mediante un mecanismo de friccioacuten

similar al del vidrio frotado con seda aunque en este caso se emplean

otros materiales Fue desarrollado en 1931 por el fiacutesico estadounidense

Robert Jemison Van de Graaff Consiste en una columna aislante con

una esfera metaacutelica hueca montada en su parte superior (figura 39)

Una correa de material dieleacutectrico que gira continuamente mediante

alguacuten motor auxiliar une un rodillo en la base de la columna con otro

situado en la parte superior y en contacto con la esfera Gracias a la

friccioacuten la correa transporta continuamente las cargas eleacutectricas extraiacute-

das de un peine metaacutelico de puacuteas afiladas en la base de la columna has-

ta el interior de la esfera Alliacute las cargas son retiradas por otros peines y

terminan finalmente en la superficie de la esfera conductora a causa de

la repulsioacuten A medida que la correa va recogiendo cargas y las trans-

porta a la esfera va surgiendo una diferencia de potencial con la tierra

que puede alcanzar hasta 5 millones de volt La Figura 39 tambieacuten

muestra el efecto de aplicar un alto potencial al cuerpo humano debi-

damente aislado de la tierra Como las cargas de igual signo se repelen

y van a la superficie del cuerpo los pelos de la modelo tienden a man-

tenerse separados del craacuteneo y entre siacute causando un efecto sorprenden-

te Los generadores de Van de Graaff se utilizan como fuentes de alto

voltaje para comprobar la calidad de los aisladores que se usan en las

redes eleacutectricas de alto voltaje Tambieacuten se emplean en los centros de

investigacioacuten dedicados al estudio de las partiacuteculas subatoacutemicas como

fuente energizante en las primeras etapas de los aceleradores de partiacutecu-

las

Figura 39 Generador de Van de Graaff Adaptado de

httpwwwgearslutzcom y httpcommons wikime-

diaorgwikiFileVan_de_graaf_generatorsvg

Celda solar

Son dispositivos capaces de convertir directamente la luz solar o la de

otras fuentes luminosas en energiacutea eleacutectrica El corazoacuten de la celda es

alguna sustancia semiconductora fotosensible como un cristal de silicio

muy delgado al que se le han antildeadido cantidades muy pequentildeas de

otras sustancias en forma de impurezas Cuando la luz incide contra el

cristal los electrones son arrancados de sus posiciones de equilibrio y

son expulsados a una de las superficies del cristal (efecto fotovoltaico)

Alliacute se hacen pasar por un circuito externo creando una corriente eleacutec-

trica para hacer funcionar laacutemparas o diferentes equipos eleacutectricos o

electroacutenicos Las celdas solares tienen una vida muy larga y hoy diacutea se

utilizan dondequiera que haya suficiente luz solar Cada diacutea son maacutes

populares pues constituyen una fuente de energiacutea limpia verde o eco-

loacutegica que no contamina la atmoacutesfera ni contribuye al calentamiento

global

Termoelectricidad

Consiste en el surgimiento de una FEM a partir de diferencias de tem-

peratura Si se unen o sueldan por ambos extremos dos alambres de

diferente naturaleza y una de las uniones se mantiene a una temperatura

superior a la otra aparece una corriente eleacutectrica entre las uniones ca-

liente y friacutea El fenoacutemeno fue observado en 1821 por el fiacutesico alemaacuten

Thomas Seebeck y se conoce como efecto Seebeck A los alambres

soldados capaces de generar la FEM se les llama termopares

Piezoelectricidad

Es posible generar energiacutea eleacutectrica mediante dispositivos que producen

una fuerza electromotriz a partir de una presioacuten o fuerza mecaacutenica que

causa una deformacioacuten en un material con propiedades especiales El

fenoacutemeno se denomina lsquoefecto piezoeleacutectricorsquo vocablo que viene del

griego piezein (presionar) Los dispositivos piezoeleacutectricos se han vuel-

to muy populares para generar la chispa de los encendedores de bolsi-

llo

74

Circuito de corriente continua Una FEM con sus bornes o extremos conectados a un sistema de alam-

bres conductores u otros dispositivos que permitan el paso de la co-

rriente eleacutectrica forma un circuito de corriente continua Por convenio

se considera que la corriente sale del polo o borne positivo de la FEM y

entra por el negativo En el circuito de la figura 310 cuando la corrien-

te atraviesa un alambre conductor muy fino ubicado dentro de la laacutempa-

ra (el filamento) da lugar a que aparezca luz y calor El aire dentro de la

laacutempara se extrae previamente para evitar la oxidacioacuten del filamento a

causa de las altas temperaturas que se alcanzan

Figura 310 Circuito simple de corriente continua

El volt no representa energiacutea sino energiacutea por unidad de carga Co-

mo la unidad de energiacutea es el joule (J) significa que dimensionalmen-

te volt = joulecoulomb Cuando la capacidad de entregar energiacutea por

unidad de carga se refiere a dos puntos de un circuito y no a una FEM

se denomina diferencia de potencial y se designa usualmente por la

letra V

En cualquier circuito una parte de la energiacutea entregada por la FEM

siempre se disipa elevando la temperatura del alambre y generando

calor al medio ambiente El incremento de temperatura es causado por

cierto lsquorozamiento o viscosidadrsquo interna que se opone al movimiento de

los electrones dentro del alambre La ley de Joule establece que la can-

tidad de calor producida en un conductor por el paso de la corriente

eleacutectrica cada segundo es proporcional a su resistencia R y al cuadrado

de la intensidad de la corriente (i2) En siacutembolos matemaacuteticos P = i2R

donde P es la energiacutea disipada en la unidad de tiempo o potencia La

resistencia R de un alambre se relaciona con la resistividad del mate-

rial por la expresioacuten ρl

R =S

donde l es la longitud del alambre y S el

aacuterea de su seccioacuten transversal

La resistencia de los alambres y otros materiales no siempre juega

un papel negativo como disipador de energiacutea tambieacuten se utilizan resis-

tencias para regular los voltajes en muchos dispositivos electroacutenicos

Un dispositivo construido expresamente para que funcione haciendo el

papel de una resistencia pura se denomina resistor aunque tambieacuten es

comuacuten llamar al dispositivo igual que la propiedad que lo caracteriza

resistencia La ley de Ohm establece la relacioacuten entre la corriente la

resistencia y la diferencia de potencial VR en los extremos de un resis-

tor VR = iR En la tabla 33 aparecen algunos valores tiacutepicos de la resis-

tividad de diversos materiales

TABLA 33

Resistividad de algunas sustancias

Sustancia (m) Caracteriacutesticas

Plata 147x10-8

Conductor Cobre 169x10-8

Aluminio 283x10-8

Silicio 640 Semiconductor

Madera 108 - 1011 Dieleacutectrico

Vidrio 1010 - 1014

Superconductividad

Descubierta en 1911 por el fiacutesico holandeacutes Heike Kamerlingh Onnes la

superconductividad es la propiedad que tienen algunos conductores de

no ofrecer resistencia al paso de la corriente cuando se enfriacutean por de-

bajo de cierta temperatura criacutetica Tc Las temperaturas criacuteticas son muy

pequentildeas por ejemplo en determinadas aleaciones de niobio-germanio

Tc = -24995 oC y se necesita helio liacutequido un refrigerante caro y poco

eficaz para que se produzca el fenoacutemeno Compuestos ceraacutemicos des-

cubiertos maacutes recientemente permiten usar nitroacutegeno liacutequido como

refrigerante para obtener la superconductividad La temperatura del

nitroacutegeno liacutequido es de -196 degC enfriacutea con una eficacia 20 veces mayor

que el helio liacutequido y cuesta 10 veces menos Sin embargo la fragilidad

de los compuestos ceraacutemicos hace muy difiacutecil conformarlos en forma

de hilos o cintas para utilizarlos como conductores de la corriente

Como los superconductores no poseen resistencia y no se calientan

al pasar la corriente se utilizan para fabricar electroimanes que produ-

cen campos magneacuteticos muy intensos empleando grandes corrientes

Estos superimanes se aplican en la investigacioacuten cientiacutefica en equipos

meacutedicos de diagnoacutestico en el estudio de materiales y en la construccioacuten

de potentes aceleradores de partiacuteculas Utilizando superconductores

tambieacuten se han desarrollado dispositivos que miden la corriente eleacutectri-

ca el voltaje y el campo magneacutetico con una sensibilidad sin preceden-

tes

Encontrar superconductores capaces de trabajar a temperaturas maacutes

altas es un requisito previo para desarrollar otras muchas aplicaciones

Entre ellas se encuentran computadoras maacutes raacutepidas y con mayor capa-

cidad de memoria reactores de fusioacuten nuclear en los que el plasma se

mantenga confinado por campos magneacuteticos mejores trenes de levita-

cioacuten magneacutetica de alta velocidad y tal vez lo maacutes importante una ge-

neracioacuten y transmisioacuten maacutes eficiente de la energiacutea eleacutectrica

Corriente alterna

Cuando la corriente eleacutectrica se comporta de forma tal que el sentido de

su recorrido en el circuito se invierte perioacutedicamente se estaacute en presen-

cia de una corriente alterna En la Figura 311 en (A) se representa el

valor de una FEM de corriente continua al transcurrir el tiempo su

valor E no variacutea En (B) aparece la representacioacuten anaacuteloga para una

FEM de corriente alterna El valor de la FEM en cada borne cambia

perioacutedicamente de positivo a negativo al transcurrir el tiempo al igual

que el sentido de la corriente en el circuito

77

Figura 311 Representacioacuten de una FEM continua (A) y

alterna (B) Los signos + y ndash indican el cambio de senti-

do de la corriente en el circuito

La corriente alterna es la principal fuente de energiacutea eleacutectrica en to-

do el mundo tanto en aplicaciones industriales como en el hogar La

corriente de la red comercial en Ameacuterica variacutea el sentido de su recorri-

do con una frecuencia de 60 veces por segundo (El inverso de la fre-

cuencia es el periacuteodo tiempo que tarda la corriente en realizar una osci-

lacioacuten completa) Como la polaridad de una FEM alterna tambieacuten cam-

bia continuamente de (+) a (-) y viceversa en los circuitos de corriente

alterna se utiliza preferiblemente el teacutermino voltaje para indicar las

diferencias de potencial que tambieacuten variacutea de sentido continuamente

Las leyes que rigen los circuitos de corriente alterna difieren radi-

calmente de las leyes de los circuitos de corriente continua En la co-

rriente alterna hay que tomar en cuenta que la corriente y el voltaje no

oscilan siempre al uniacutesono sino que se retrasan o adelantan la una res-

pecto al otro en dependencia del circuito especiacutefico analizado Esas

leyes no seraacuten objeto de anaacutelisis en este libro

La corriente alterna posee una serie de ventajas en comparacioacuten con

la corriente continua una de ellas es que proporciona menos peacuterdidas

de energiacutea durante su transmisioacuten hasta el consumidor Pero la maacutes

importante es que permite seleccionar los voltajes adecuados a cada

circuito mediante un sencillo dispositivo electromagneacutetico que no tiene

piezas moacuteviles el transformador que se describe en detalle en otro

capiacutetulo

78

CAPIacuteTULO 4

INTERACCIONES ELECTROMAGNEacuteTICAS Y ONDAS DE RADIO

Magnetismo y corrientes eleacutectricas

Con anterioridad se vio que los campos estaacuteticos magneacutetico y eleacutectrico

no son capaces de interaccionar el uno con el otro Ademaacutes cada uno

actuacutea sobre cargas e imanes de forma independiente como si el otro no

estuviera presente Tambieacuten se dijo que el campo magneacutetico no interac-

ciona con las cargas en reposo pero siacute lo hace con las cargas en movi-

miento

Cuando una partiacutecula cargada se mueve en una regioacuten del espacio

donde hay un campo magneacutetico estaacutetico aparece una fuerza sobre la

carga que en todo momento es perpendicular a la direccioacuten de su mo-

vimiento y a las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacutetico A causa de

esa fuerza magneacutetica la partiacutecula cargada cambiaraacute la direccioacuten de su

movimiento (pero sin que su energiacutea variacutee) Y lo seguiraacute haciendo

mientras siga interaccionando con el campo En realidad el efecto de-

pende del movimiento relativo de la carga respecto al campo y vicever-

sa Si la carga estaacute en reposo y es el campo quien estaacute en movimiento

tambieacuten apareceraacuten fuerzas sobre la carga

iquestY queacute sucede cuando tenemos un campo magneacutetico que variacutea con

el tiempo iquestY un campo eleacutectrico en similares condiciones Pues resul-

ta que los campos magneacuteticos variables en el tiempo siempre tienen

asociado un campo eleacutectrico tambieacuten variable Y el efecto inverso

tambieacuten tiene lugar los campos eleacutectricos variables generan campos

magneacuteticos

Siempre que un campo variable se encuentre presente eleacutectrico o

magneacutetico el otro tambieacuten lo estaraacute De aquiacute que cuando se desean

examinar sus efectos resulta estrictamente obligatorio analizarlos con-

juntamente so pena de cometer errores garrafales en la interpretacioacuten

de los resultados

Ley de Faraday-Lenz En 1831 Michael Faraday descubrioacute el fenoacutemeno de induccioacuten

magneacutetica Y ese mismo antildeo demostroacute que era posible generar una

corriente en un circuito a partir de otra en un circuito cercano e inde-

pendiente del primero

El acoplamiento entre los circuitos ocurre al interaccionar los cam-

pos magneacuteticos variables generados por las corrientes tambieacuten varia-

bles en el tiempo El campo magneacutetico generado por una de las corrien-

tes es capaz de inducir campos eleacutectricos que dan origen a otra corrien-

te en el otro circuito Veamos esto en detalle

La figura 41 ilustra lo que sucede cuando se establece una corriente

variable en el tiempo en una espira de alambre conductor La corriente

en la espira izquierda tiene asociado su correspondiente campo magneacute-

tico que da origen a un campo eleacutectrico en la otra espira (no mostrado

en la figura) Ese campo eleacutectrico actuacutea sobre los electrones de la otra

espira como si fuera una FEM convencional creando una corriente Si

el campo magneacutetico no variacutea con el tiempo la corriente no aparece El

resultado tambieacuten depende del nuacutemero de liacuteneas de induccioacuten magneacuteti-

ca que atraviesen el aacuterea S Si la espira es paralela a las liacuteneas de induc-

cioacuten magneacutetica no habraacute corriente (en la figura 41 la espira derecha

estariacutea rotada 90 grados)

Figura 41 Corriente inducida en una es-

pira de alambre conductor

80

Sin embargo tambieacuten aparece corriente en la espira derecha cuando

el campo magneacutetico no variacutea con el tiempo pero el aacuterea S encerrada

por la espira y perpendicular a las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica siacute lo

hace (por ejemplo si la espira de la derecha oscila o gira alrededor de

un eje vertical) De manera que el aacutengulo θ que forman el aacuterea S y las

liacuteneas de induccioacuten magneacutetica tambieacuten tiene importancia en la genera-

cioacuten de posibles corrientes en la espira

Se encuentra experimentalmente que la FEM inducida en la espira

(ind) es igual a la variacioacuten del flujo = BScos en la unidad de tiem-

po

ind t

Este resultado se conoce como Ley de Faraday La letra griega

(delta) indica siempre la variacioacuten del correspondiente paraacutemetro Por

ejemplo si t indica la variable tiempo t = t ndash to donde t y to represen-

tan un instante final e inicial respectivamente

Se puede predecir el sentido que tendraacute la corriente en la espira a

partir de la Ley de Lenz Esta ley establece que el sentido de la FEM (y

de la corriente inducida) es tal que siempre se opone a la causa que la

produce Fue bautizada en honor a su descubridor Heinrich Friedrich

Emil Lenz y es usual designarla indistintamente como ley de Faraday-

Lenz

El principio de funcionamiento de los generadores eleacutectricos se fun-

damenta en la ley de Faraday-Lenz La variacioacuten del flujo en una espira

de alambre conductor que gira dentro de un campo magneacutetico produce

una FEM capaz de generar corriente en un circuito La FEM y la co-

rriente generadas pueden ser tanto continuas como alternas en depen-

dencia de coacutemo se dispongan conexiones de la espira rotatoria con el

circuito externo

Dinamo Un generador electromagneacutetico o dinamo es un mecanismo capaz de

convertir energiacutea mecaacutenica en energiacutea eleacutectrica sobre la base de la ley

de Faraday-Lenz El maacutes sencillo que se conoce es el dinamo de disco

desarrollado por el propio Faraday Consiste en un disco conductor de

cobre que va montado sobre un eje que pasa por su centro la parte del

disco entre el centro y el borde queda situada entre los polos de un imaacuten

de herradura (Figura 42) Cuando el disco se hace girar con una mani-

vela aparece una FEM continua entre el centro y el borde

Figura 42 El primer generador electromecaacutenico el di-

namo de disco de Faraday Tomado de

httpwwwastrovirginiaedu

El movimiento relativo entre el disco y el imaacuten hace que las fuerzas

magneacuteticas actuacuteen sobre los electrones deacutebilmente ligados del disco

creando una corriente eleacutectrica que siempre va en el mismo sentido El

dispositivo tambieacuten se puede adaptar para funcionar a la inversa como

un motor aplicando una FEM externa entre el borde y su centro lo que

haraacute girar el disco

Cualquier generador moderno tiene dos partes fundamentales un

imaacuten permanente (o un electroimaacuten) que proporciona el campo magneacute-

tico y la armadura estructura que sostiene los conductores que cortan

el campo magneacutetico en su movimiento y transportan la corriente indu-

cida La armadura es usualmente un nuacutecleo de hierro laminado alrede-

dor del cual se enrollan en bobinas los cables conductores

El campo magneacutetico de un imaacuten permanente es bastante fuerte como

para hacer funcionar un dinamo pequentildeo los de mayor capacidad gene-

radora utilizan electroimanes

El principio de operacioacuten de un generador de corriente alterna se

muestra en la figura 43 Es bastante similar al de la corriente continua

con algunos cambios que mejoran la eficiencia de la conversioacuten energeacute-

tica y hacen que el sentido de la FEM se invierta perioacutedicamente

Enormes generadores de este tipo movidos por turbinas impulsadas

por la fuerza hidraacuteulica (plantas hidroeleacutectricas) por el vapor de agua

(plantas termoeleacutectricas y atomoeleacutectricas) o por el viento (eoacutelicas) son

los encargados de producir la mayor parte de la energiacutea eleacutectrica que se

consume en el planeta

Figura 43 Generacioacuten de una corriente alterna

Transformadore e inductor

El transformador es un dispositivo muy utilizado en circuitos eleacutectricos

y electroacutenicos No posee partes moacuteviles y funciona basado en la ley de

Faraday-Lenz La red eleacutectrica comercial utiliza estos dispositivos para

elevar el voltaje y transmitir la energiacutea eleacutectrica a grandes distancias

pues asiacute el proceso resulta mucho maacutes eficiente y las peacuterdidas de ener-

giacutea en los alambres mucho menores

Los transformadores tambieacuten se utilizan para reducir el alto voltaje y

poder llevar la energiacutea hasta las viviendas de una forma menos peligro-

sa (110 y 220 V para aplicaciones no industriales) Cuando la diferencia

de potencial entre el alambre conductor y la tierra es muy alta el aire se

ioniza parcialmente en los alrededores del alambre y se vuelve conduc-

tor Si hay otro objeto cercano unido a tierra puede saltar una chispa

causando quemaduras e incluso volatilizando parte de los cuerpos que

intervengan en la conduccioacuten Las corrientes que se generan pueden ser

de miles de amperes como comparacioacuten el motor de arranque de un

automoacutevil consume solo unos pocos amperes

Para ser eficientes los transformadores de potencia deben disipar la

menor cantidad posible de energiacutea durante su funcionamiento una disi-

pacioacuten de tan solo 05 en un gran transformador genera enormes

cantidades de peacuterdidas por calor Los transformadores de la red comer-

cial disponen de un circuito de refrigeracioacuten que utiliza aceite para el

enfriamiento El aceite circula por dentro del transformador y disipa el

calor mediante radiadores externos La inmensa mayoriacutea de los equipos

electroacutenicos tambieacuten utilizan transformadores de distinto tipo para ajus-

tar el voltaje suministrado por la red comercial al que realmente necesi-

tan sus circuitos

Un transformador estaacute formado esencialmente por un nuacutecleo de ma-

terial ferro o ferrimagneacutetico blando cuya funcioacuten es la de concentrar y

reforzar las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica y dos enrollados de alambre

con diferente nuacutemero de vueltas N1 y N2 el primario y el secundario

Cuando se hace circular una corriente alterna por el enrollado primario

se genera un campo magneacutetico tambieacuten alterno proporcional a N1 Ese

campo magneacutetico alterno es reforzado y guiado por el nuacutecleo ferro-

magneacutetico hasta el enrollado secundario donde induce una FEM que es

proporcional a N2 Controlando el nuacutemero de vueltas N1 y N2 es posible

regular la relacioacuten entre el voltaje a la salida y a la entrada del trans-

formador ya que a partir de la ley de Faraday se obtiene que los volta-

jes en el primario y secundario guardan la relacioacuten aproximada V1V2 =

N1 N2 (Figura 44)

Figura 44 Transformador e inductor

Otro dispositivo muy usado en la electroacutenica que funciona sobre la

base de la ley de Faraday-Lenz es el inductor o inductancia Un induc-

tor no es maacutes que una bobina sencilla con un nuacutecleo de material ferro o

ferrimagneacutetico blando Al aplicar un voltaje alterno la corriente varia-

ble que se establece crea un campo magneacutetico y una FEM inducida que

seguacuten Lenz se opone a la causa que lo origina es decir se opone al

paso de la corriente

Mientras mayor es la frecuencia de la sentildeal y mayor la variacioacuten del

campo en el tiempo mayor es la oposicioacuten que presenta el inductor por

el contrario cuando la frecuencia disminuye la oposicioacuten es cada vez

menor Si la corriente no variacutea (frecuencia cero) el flujo magneacutetico no

variacutea (t = 0) y por tanto no hay FEM inducida que se oponga a la

corriente Como resultado el inductor es un dispositivo que no afecta

notablemente la corriente continua pero se opone al paso de la corrien-

te alterna La oposicioacuten se mide por la reactancia inductiva XL = 2

L donde L es un factor caracteriacutestico del inductor (su inductancia) A

mayor frecuencia mayor oposicioacuten A diferencia del resistor un in-

ductor disipa poco calor al paso de la corriente por efecto Joule pues el

enrollado de aleacioacuten de cobre o aluminio posee una resistividad muy

baja

Los capacitores ndashdispositivos que trabajan almacenando cargas y

campos eleacutectricos- tambieacuten se oponen al paso de la corriente alterna

pero al contrario de los inductores no dejan pasar la corriente conti-

nua y su oposicioacuten al paso de la corriente disminuye cuando aumenta

la frecuencia En este caso el paraacutemetro caracteriacutestico es la reactancia

capacitiva 1

X =C2πνC

donde C es la capacidad del condensador

Es necesario gastar o consumir energiacutea para crear un campo magneacute-

tico pero esa energiacutea no se pierde Se almacena en el campo magneacutetico

y se revierte nuevamente al circuito al variar el sentido de la corriente

en cada ciclo Sin embargo a causa de la histeacuteresis y de las corrientes

inducidas que aparecen en el nuacutecleo ferromagneacutetico en cada ciclo

siempre se pierde una pequentildea cantidad de energiacutea en forma de calor

Este calor es adicional al que se pierde en los alambres por efecto Joule

En combinacioacuten con los capacitores los inductores se utilizan en

circuitos resonantes y filtros que permiten sintonizar o separar una fre-

cuencia determinada (o un pequentildeo intervalo de frecuencias) de una

mezcla de sentildeales con un intervalo amplio de frecuencias Es el meacutetodo

utilizado en los receptores de radio y TV para seleccionar o sintonizar

una frecuencia especiacutefica entre todas las que se reciben en la antena

Radiacioacuten electromagneacutetica

No es necesario que un circuito esteacute presente para que el campo magneacute-

tico genere un campo eleacutectrico Incluso en el vaciacuteo un campo magneacuteti-

co variable en el tiempo siempre tendraacute asociado su correspondiente

campo eleacutectrico

El campo eleacutectrico generado de esta manera posee la caracteriacutestica

de que sus liacuteneas de fuerza son cerradas y de direccioacuten perpendicular a

las del campo magneacutetico En la Fiacutesica esos campos se denominan no

conservativos porque son capaces de entregar energiacutea al realizar un

ciclo cerrado Cuando ocurre lo contrario el campo es conservativo

Si un campo magneacutetico variable actuacutea sobre un cuerpo conductor

macizo el campo eleacutectrico inducido es capaz de engendrar o generar

corrientes en el seno del cuerpo las denominadas corrientes de Fou-

cault Si ese campo magneacutetico incide sobre el cuerpo humano el campo

eleacutectrico asociado seraacute capaz de generar corrientes alternas en su inte-

rior

Como se expresoacute al inicio la naturaleza de los campos eleacutectricos y

magneacuteticos es tal que el efecto inverso tambieacuten tiene lugar un campo

eleacutectrico variable en el tiempo da origen a un campo magneacutetico Por

tanto los campos eleacutectricos y magneacuteticos variables no son independien-

tes siempre se presentan conjuntamente y de ahiacute la denominacioacuten de

campo electromagneacutetico

Generacioacuten de campos electromagneacuteticos

La aceleracioacuten es la relacioacuten que existe entre la variacioacuten de la veloci-

dad de un cuerpo y el tiempo que tarda en ocurrir esa variacioacuten Consi-

derando una partiacutecula que se mueve a lo largo de una recta si to repre-

senta la lectura del reloj cuando la velocidad era vo y t una lectura pos-

terior cuando la velocidad tiene otro valor v la aceleracioacuten media am en

ese intervalo se calcula por la expresioacuten am = (v-vo) (t-to) lo que tam-

bieacuten se indica como a = ΔvΔt En esas condiciones la aceleracioacuten pue-

de ser tanto positiva (la velocidad aumenta al transcurrir el tiempo)

como negativa (la velocidad se reduce)

Las cargas eleacutectricas aceleradas son capaces de generar campos

electromagneacuteticos en forma de ondas que se propagan en el espacio Es

posible crear estas ondas mediante una antena con dos extremos abier-

tos o terminales que alternadamente se cargan positiva y negativamente

(dipolo) La tiacutepica antena de televisioacuten es un dipolo pero que solo se

usa para recibir y no para emitir ondas electromagneacuteticas

86

Un tipo de antena emisora muy comuacuten es la antena Marconi Se tra-

ta de una barra o varilla vertical que forma la mitad del dipolo mientras

que la tierra actuacutea como la otra mitad Este tipo de antena tambieacuten se

utiliza en automoacuteviles y teleacutefonos inalaacutembricos (Figura 45) En este

caso la parte metaacutelica del automoacutevil o teleacutefono actuacutea como la otra mitad

del dipolo En los teleacutefonos celulares las antenas tipo Marconi evolu-

cionaron hacia las maacutes eficientes antenas fractales que permiten ocul-

tar la antena completamente en el interior del equipo (figura 46)

Figura 45 Propagacioacuten de la radiacioacuten electromagneacutetica

Los campos magneacuteticos generan campos eleacutectricos y vice-

versa La sentildeal radiada se propaga con la velocidad de la

luz

Figura 46 Figura 04-06 Interior de un teleacutefono celular

mostrando la antena fractal en el recuadro a la derecha (al-

fombra de Sierspinski)

Cuando la antena tiene las dimensiones adecuadas al aplicarle una

FEM alterna se logra que emita radiaciones al espacio que la rodea

Operando sobre la FEM y modificaacutendola de manera adecuada es posi-

ble usar la radiacioacuten para transmitir informacioacuten de todo tipo (sonido

imaacutegenes informacioacuten digitalizada) La energiacutea radiada se propaga a la

velocidad de la luz unos 300 000 kiloacutemetros por segundo en el vaciacuteo y

algo menor en otros medios

Espectro electromagneacutetico James Clerk Maxwell fiacutesico ingleacutes amplioacute las investigaciones de Mi-

chael Faraday sobre los campos electromagneacuteticos y logroacute encontrar las

relaciones matemaacuteticas que describen su comportamiento Sus resulta-

dos lo convirtieron en uno de los cientiacuteficos maacutes importantes del siglo

XIX Su obra maacutes importante es el Treatise on Electricity and Magne-

tism (1873) donde publicoacute su conjunto de cuatro ecuaciones diferen-

ciales o Leyes de Maxwell en las que se describe la naturaleza de los

campos electromagneacuteticos en teacuterminos de espacio y tiempo

Maxwell demostroacute que la propagacioacuten de la radiacioacuten electromagneacute-

tica en el vaciacuteo o en cualquier otro medio se describe de forma similar

a las ondas que se propagan en la superficie del agua cuando ocurre una

perturbacioacuten (por ejemplo como cuando se deja caer una piedra en

aguas tranquilas) La velocidad de propagacioacuten vp de la onda es la ve-

locidad con que se propaga o avanza la perturbacioacuten en el medio La

amplitud de la onda es el tamantildeo maacuteximo que alcanzan sus valles o

crestas al oscilar (figura 47) La intensidad de la onda se define como

la energiacutea por unidad de tiempo que es capaz de transportar a traveacutes de

la unidad de superficie perpendicular a la direccioacuten de propagacioacuten Se

mide en wattm2 Mientras mayor sea la amplitud de la onda mayor

seraacute su intensidad

Figura 47 Representacioacuten de una onda mecaacutenica

88

La distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos es la longi-

tud de onda (lambda) y el nuacutemero de veces que una cresta (o un va-

lle) se repite por segundo en una posicioacuten determinada es la frecuencia

(nuacute) de la onda Como se dijo anteriormente la frecuencia se expresa

en oscilaciones por segundo (Hz) La longitud de onda y la frecuencia

no son independientes Estos paraacutemetros se relacionan con la velocidad

de propagacioacuten por la expresioacuten vp =

En la onda que viaja por la superficie de una charca oscilan las mo-

leacuteculas de agua En la radiacioacuten electromagneacutetica lo que oscila son los

campos eleacutectrico y magneacutetico cada uno creando al otro continuamente

a medida que la onda avanza o se propaga con la velocidad de la luz

(Figura 48) Para tener una idea de lo que significa esta velocidad se

puede considerar que el periacutemetro de la tierra (su longitud) es de unos

40 000 kiloacutemetros por el ecuador Como en el vaciacuteo la luz recorre 300

000 km en un segundo en ese tiempo una onda de radio es capaz de dar

7 vueltas y media a la Tierra (En un medio diferente al vaciacuteo la veloci-

dad es algo menor pero muy poco)

Figura 48 Figura 04-08 Representacioacuten instantaacutenea de

una onda electromagneacutetica Los campos E y H son perpen-

diculares entre siacute y a la direccioacuten de propagacioacuten

Se le llama espectro electromagneacutetico al conjunto de todas las posibles

frecuencias con que puede presentarse una onda electromagneacutetica (tabla

41) Abarca una regioacuten muy amplia desde unas pocas decenas de Hz

hasta miles de millones de Hz Las propiedades de la onda electromag-

neacutetica variacutean notablemente en dependencia de su frecuencia las radia-

ciones de maacutes baja frecuencia constituyen las conocidas ondas de radio

(onda larga) la de maacutes alta frecuencia es la radiacioacuten gamma penetran-

te (de la letra griega ) que se produce en los elementos radiactivos o

en procesos subatoacutemicos tales como la aniquilacioacuten de un par electroacuten

positroacuten Las explosiones de supernovas y otros fenoacutemenos astrofiacutesicos

muy intensos tambieacuten generan cantidades apreciables de radiacioacuten γ

Dentro del intervalo comprendido entre las ondas de radio y la radia-

cioacuten γ se encuentran todas las demaacutes radiaciones onda corta radiacioacuten

infrarroja (IR) espectro visible ultravioleta (UV) y rayos X

TABLA 41

Espectro electromagneacutetico

f(Hz) (m) Denominacioacuten

102 - 1010 106 ndash 10-1 Ondas de radio

1010 - 1012 10-1 ndash 10-3 Microondas

1012 - 1014 10-3 ndash 10-6 Infrarrojo

1014 - 1015 10-6 ndash 10-7 Visible

1015 - 1016 10-7 ndash 10-8 Ultravioleta

1017 - 1020 10-9 ndash 10-11 Rayos X

gt 1020 lt 10-11 Rayos gamma

Los rayos gamma y los rayos X lsquodurosrsquo tienen una longitud de on-

da de entre 0005 y 05 nm (un nm o nanoacutemetro equivale a 10-9 m o

una milloneacutesima de miliacutemetro) Los rayos X lsquoblandosrsquo se superponen

con la radiacioacuten ultravioleta en longitudes de onda proacuteximas a los 50

nm El ultravioleta a su vez da paso a la luz visible que va aproxi-

madamente desde 380 hasta 760 nm Los rayos infrarrojos o radia-

cioacuten de calor se solapan con las frecuencias de radio de microondas

entre los 100000 y 400000 nm Por encima de esta longitud de onda

hasta unos 15000 metros el espectro estaacute ocupado por las diferentes

ondas de radio Maacutes allaacute de la zona de radio el espectro entra en la

regioacuten de bajas frecuencias cuyas longitudes de onda llegan a medir-

se en decenas de miles de kiloacutemetros

Transmisioacuten de sentildeales

Se reconoce al ingeniero italiano Guglielmo Marconi (1874-1937)

como el inventor del primer sistema praacutectico de transmisioacuten de in-

formacioacuten mediante sentildeales de radio a finales del siglo XIX En

1890 se interesaba por la telegrafiacutea sin hilos y hacia 1895 habiacutea in-

ventado un aparato con el que consiguioacute enviar sentildeales a varios kiloacute-

metros de distancia mediante una antena direccional En 1899 esta-

blecioacute la comunicacioacuten inalaacutembrica entre Inglaterra y Francia a traveacutes

del canal de la Mancha Las marinas italiana y britaacutenica pronto adop-

taron su sistema y hacia 1907 habiacutea alcanzado tal perfeccionamiento

que se establecioacute un servicio trasatlaacutentico de telegrafiacutea sin hilos para

uso puacuteblico

El descubrimiento de las ondas de radio dio lugar a un impetuoso

desarrollo de los medios de comunicacioacuten incluyendo la televisioacuten el

radar los sistemas de navegacioacuten la comunicacioacuten espacial y la telefo-

niacutea celular con infinidad de aplicaciones en otras ciencias como la me-

teorologiacutea y la astronomiacutea

Las ondas de radio son aquellas cuya frecuencia va desde unos po-

cos kilohertz (kHz) hasta 300 gigahertz (GHz) Un kilohertz equivale a

mil ciclos por segundo y un megahertz (MHz) a un milloacuten un gi-

gahertz equivale a 109 Hz o 1 000 MHz La denominada onda media de

los receptores de radio en amplitud modulada (AM) cubre el intervalo

535ndash1 605 kHz Las frecuencias mayores corresponden a las ondas

cortas de diferentes bandas

Las propiedades de las ondas de radio dependen de su frecuencia (o de su equivalente la longitud de onda ) por lo que usualmente se utili-zan ondas de radio de diferente para distintos fines Las ondas maacutes cortas poseen una frecuencia maacutes alta (maacutes oscilaciones por segundo) las maacutes largas tienen una frecuencia maacutes baja La relacioacuten entre y la frecuencia es

= c

donde c es la velocidad de la luz

En una atmoacutesfera uniforme la radiacioacuten electromagneacutetica se propa-

ga en liacutenea recta Como la superficie terrestre es praacutecticamente esfeacuterica

la comunicacioacuten radiofoacutenica a larga distancia solo es posible gracias a

que las ondas largas se reflejan en la ionosfera una regioacuten de la atmoacutes-

fera compuesta de varias capas de aire ionizado que se extiende desde

una altura de casi 80 km sobre la superficie terrestre hasta 640 km o

maacutes (Figura 49) En comparacioacuten la altura de vuelo de las liacuteneas aeacute-

reas comerciales es de 10 km

A estas alturas el aire estaacute enrarecido en extremo como si se hubiera hecho vaciacuteo con una bomba mecaacutenica Cuando las partiacuteculas gaseosas de la atmoacutesfera se ionizan a causa de la radiacioacuten ultravioleta del sol

tienden a permanecer ionizadas debido a las miacutenimas colisiones que se producen con otras partiacuteculas Estas partiacuteculas ionizadas son capaces de reflejar parcialmente las ondas de radio De ahiacute que soacutelo una parte de la energiacutea radiada por un transmisor hacia la ionosfera es transmitida ha-cia el exterior otra es absorbida y la restante es reflejada hacia la super-ficie de la Tierra Este uacuteltimo efecto permite la recepcioacuten de sentildeales de radio a distancias mucho mayores de lo que seriacutea posible con ondas que viajaran solo en liacutenea recta

Figura 49 Capas de la atmoacutesfera troposfera estratosfe-

ra mesosfera e ionosfera La curva quebrada indica la

temperatura seguacuten la escala superior

Las ondas de frecuencia superior a los 300 MHz ( lt 10 m) se sub-

dividen en cuatro categoriacuteas muy alta frecuencia (VHF del ingleacutes very

high frequency) ultra alta frecuencia (ultra high frequency UHF) su-

peralta frecuencia (super high frequency SHF) y extremadamente alta

frecuencia (extremely high frequency EHF) Estas ondas no se reflejan

en la ionosfera por lo que solo se pueden captar cuando el receptor se

encuentra en liacutenea recta con el emisor Sin embargo son muy uacutetiles en

las comunicaciones espaciales

Tambieacuten se usa el teacutermino microondas para designar las ondas elec-

tromagneacuteticas en la regioacuten de frecuencias UHF y EHF cuya longitud

de onda va aproximadamente desde 1 mm hasta 30 cm ( = 1 a 300

GHz) Las microondas tienen aplicaciones en las comunicaciones de

todo tipo viacutea sateacutelite en la meteorologiacutea la medicioacuten de distancias e

incluso se utilizan para cocinar alimentos en los hornos de microondas

En la tabla 42 aparece resumida la clasificacioacuten de las ondas de radio

de acuerdo con su frecuencia y su longitud de onda Al interaccionar

con la atmoacutesfera la atenuacioacuten no es la misma para todas las frecuen-

cias Las ondas con inferiores a unos pocos centiacutemetros son absorbi-

das por las gotas de agua o por las nubes las inferiores a 15 cm pueden

incluso quedar absorbidas por el vapor de agua que hay normalmente

en una atmoacutesfera limpia

TABLA 42

Clasificacioacuten de las ondas de radio

Frecuencia Denominacioacuten Abreviatura

3 ndash 30 kHz Muy baja frecuencia VLF 105 ndash 104 m

30-300 kHz Baja frecuencia LF 104 ndash 103 m

300-3 000 kHz Frecuencia media MF 103 ndash 102 m

3-30 MHz Alta frecuencia (on-

da corta)

HF 102 ndash 10 m

30-300 MHz Muy alta frecuencia VHF 10 ndash 1 m

300-3 000 MHz Frecuencia ultra alta UHF 1 m ndash 10 cm

3-30 GHz Frecuencia superalta SHF 10 ndash 1 cm

30-300 GHz Extremadamente alta EHF 1 cm ndash 1 mm

Transmisioacuten de potencia Horno de microondas

Una de las propiedades de la radiacioacuten de alta frecuencia al interaccio-

nar con muchos materiales es la de generar calor Los hornos de micro-

ondas funcionan en la regioacuten UHF a frecuencias cercanas a los 2 450

MHz La componente del campo eleacutectrico E de la onda interacciona

fuertemente con el momento dipolo eleacutectrico de las moleacuteculas del agua

93

y otras moleacuteculas polares que componen los alimentos Esas moleacuteculas

son forzadas a seguir las oscilaciones de la onda electromagneacutetica in-

crementaacutendose su movimiento de rotacioacuten y vibracioacuten al nivel micros-

coacutepico Un incremento microscoacutepico del movimiento se refleja en lo

macroscoacutepico como un aumento de temperatura que es transmitido a

los restantes aacutetomos y moleacuteculas por los mecanismos usuales de trans-

misioacuten del calor conveccioacuten conduccioacuten y radiacioacuten La conveccioacuten

se refiere al flujo circulatorio de gas o liacutequido desde las zonas maacutes ca-

lientes a las maacutes friacuteas la conduccioacuten al contacto directo entre soacutelidos

mientras que la radiacioacuten implica la transmisioacuten de calor por radiacioacuten

electromagneacutetica esencialmente en la regioacuten infrarroja-visible del es-

pectro (cap 5)

Las microondas no pueden penetrar en los recipientes metaacutelicos para

calentar la comida pues los metales reflejan las ondas de radio de la

misma forma que un espejo refleja la luz visible Sin embargo pueden

atravesar recipientes no metaacutelicos como vidrios ceraacutemicas o plaacutesticos

sin calentarlos para ser absorbidas solamente por los alimentos en su

interior Como la radiacioacuten penetra profundamente en los tejidos bioloacute-

gicos los alimentos se cocinan en profundidad a diferencia de lo que

ocurre en un horno convencional donde el calor se recibe solo en la

superficie y avanza lentamente de fuera hacia dentro Ademaacutes la ener-

giacutea solo se emplea en calentar los alimentos sin necesidad de elevar la

temperatura de los recipientes o de las paredes del horno Por ese moti-

vo los alimentos tardan menos en hornearse y se gasta mucha menos

energiacutea en el proceso

Cuando la intensidad de la radiacioacuten es muy alta la exposicioacuten a las

microondas puede ser muy peligrosa Tambieacuten es importante el tiempo

de exposicioacuten Tanto la alta intensidad como una larga exposicioacuten pue-

den ocasionar quemaduras cataratas oculares dantildeos en el sistema ner-

vioso o esterilidad Auacuten no se conocen bien los efectos de la exposi-

cioacuten a las microondas de baja intensidad durante largos periacuteodos

Cocina de induccioacuten

La cocina de induccioacuten trabajan a frecuencias mucho menores que las

de los hornos de microondas esencialmente en el intervalo de frecuen-

cias entre 20 y 100 kHz No calienta directamente los alimentos como

en los hornos sino que genera corrientes de Foucault en un material

ferromagneacutetico-resistivo adosado al fondo de la cazuela que finalmente

produce el calor que se emplea en cocinar los alimentos (figura 410)

Figura 410 Mecanismo del calentamiento por induccioacuten

Durante su funcionamiento el campo magneacutetico variable generado por

una bobina da origen a un campo eleacutectrico tambieacuten variable y ambos se

propagan en todas direcciones -no soacutelo como se muestra en la figura-

atravesando la vitroceraacutemica no absorbente Es la componente eleacutectrica

quien genera las corrientes y producen calentamiento por efecto Joule

en el material magneacutetico del fondo de la olla tal como ocurre en una

cocina de resistencia convencional

A diferencia de los hornos de microondas estas cocinas no se pue-

den utilizar con recipientes de loza barro tefloacuten o cualquier otro mate-

rial aislante Tampoco con cualquier recipiente de aluminio o cobre u

otro metal no magneacutetico pues a la frecuencia de trabajo de la cocina

estos metales reflejan la radiacioacuten electromagneacutetica con gran efectivi-

dad La otra diferencia esencial con los hornos de microondas donde

la radiacioacuten se mantiene confinada en su interior por paredes reflectan-

tes es que en una cocina de induccioacuten la radiacioacuten se dispersa en todas

direcciones generando contaminacioacuten electromagneacutetica en mayor o

menor grado

Investigaciones recientes muestran la posibilidad de efectos perjudicia-

les sobre los genes de diversos tipos de ceacutelulas mientras que por

95

otra parte no existen estudios que demuestren que ese intervalo de fre-

cuencias esas radiaciones sean inocuas especialmente a la intensidad

en que son emitidas con potencia suficiente para cocinar alimentos

Las posibles afectaciones incluyen efectos geneacuteticos en el feto en las

gestantes dada la cercaniacutea de la regioacuten abdominal a la fuente de radia-

ciones asiacute como roturas u otras alteraciones en los genes de espermato-

zoides y oacutevulos de personas adultas (ver artiacuteculo review de Lai H en

las referencias)

Estimacioacuten de distancias radar Los sistemas para medir distancias mediante la radiacioacuten estaacuten basados

en el radar palabra que se deriva del ingleacutes radio detection and ran-

ging El radar detecta objetos fuera del alcance de la vista y determina

a queacute distancia se encuentran al proyectar sobre ellos ondas de radio Se

comenzoacute a utilizar de manera generalizada durante la II Guerra Mun-

dial (1939-1945)

Su funcionamiento estaacute basado en la propiedad que tienen las ondas

electromagneacuteticas de reflejarse en determinadas superficies En un

equipo de radar un transmisor de radio de alta frecuencia emite un haz

de radiacioacuten durante un corto periacuteodo con una que puede ir desde

algunos centiacutemetros hasta cerca de 1 metro Los objetos que se hallan

en la trayectoria del haz reflejan las ondas de regreso hacia el transmi-

sor donde se coloca un receptor especialmente disentildeado para detectar-

las Midiendo por medios electroacutenicos el tiempo que tarda la sentildeal en ir

y regresar hasta el blanco y conocida la velocidad de propagacioacuten de la

sentildeal (asymp 300 000 kms) es posible calcular la distancia hasta el objeto

donde se reflejoacute el haz En un equipo de radar el proceso de transmi-

sioacuten-recepcioacuten de impulsos ocurre continuamente en fracciones de

segundo

El radar no solo detecta la presencia de un objeto remoto como un

avioacuten en el aire sino que es capaz de fijar su posicioacuten en el espacio su

tamantildeo y su forma aproximada asiacute como la direccioacuten de su movimien-

to y su velocidad

Aunque en sus oriacutegenes fue un instrumento beacutelico hoy se utiliza

ampliamente para fines paciacuteficos como la navegacioacuten mariacutetima y el

control de traacutefico aeacutereo El radar ha encontrado una aplicacioacuten casi

universal en la meteorologiacutea y la prediccioacuten del tiempo ademaacutes de

localizar perturbaciones importantes como los huracanes o los tornados

tambieacuten se usa para efectuar el seguimiento de las condiciones climato-

loacutegicas locales Los radares meteoroloacutegicos proporcionan informacioacuten

acerca del volumen de las precipitaciones y permiten alertar con antela-

cioacuten sobre posibles inundaciones Los maacutes recientes dan la posibilidad

de medir la velocidad del viento cuando hay tormenta a partir de un

fenoacutemeno conocido como efecto Doppler

Radares de otro tipo son utilizados por la policiacutea de traacutensito para de-

terminar la velocidad de los vehiacuteculos y cuantificar la densidad del

traacutefico en las calles principales Tambieacuten para controlar automaacutetica-

mente los semaacuteforos Por ejemplo hay sistemas que pueden proyectar

la luz roja automaacuteticamente si el vehiacuteculo se acerca a un cruce de cui-

dado con una velocidad por encima del liacutemite permitido

Resonancia magneacutetica Otro tipo de interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia en la regioacuten de

altas frecuencias es la resonancia magneacutetica Existen diversos tipos

nuclear paramagneacutetica electroacutenica ferromagneacutetica antiferromagneacutetica

de ondas de spin cuadrupolar nuclear y resonancia de spin de electro-

nes de conduccioacuten todas se aplican mayormente en la investigacioacuten

cientiacutefica Se describiraacute solamente la resonancia magneacutetica nuclear

(RMN) ya que es la maacutes conocida por haberse extendido su uso como

herramienta de diagnoacutestico en la medicina

La RMN no implica radiactividad ni ninguacuten otro tipo de radiacioacuten

ionizante pues se trabaja uacutenicamente en la regioacuten de radiofrecuencias

El nuacutecleo atoacutemico posee un momento magneacutetico N similar al momen-

to magneacutetico de spin del electroacuten s Como su valor es miles de veces

menor que el de s no es necesario tomarlo en cuenta al analizar las

propiedades diamagneacuteticas paramagneacuteticas o ferromagneacuteticas de una

determinada sustancia

Sin embargo cuando se hace incidir radiacioacuten de frecuencia ade-

cuada sobre una sustancia que a la vez estaacute sometida a un campo mag-

neacutetico estaacutetico de gran intensidad el momento magneacutetico nuclear es

capaz de interaccionar con esa radiacioacuten y absorber gran cantidad de

energiacutea Esto es precisamente lo que caracteriza una resonancia la

absorcioacuten soacutelo tiene lugar a una frecuencia especiacutefica (o en un intervalo

de frecuencias muy estrecho a su alrededor) y no a cualquier frecuen-

cia

97

Como fuente de radiacioacuten se utiliza una bobina por la que circula

una corriente alterna de frecuencia adecuada (figura 411)

La descripcioacuten de lo que ocurre seguacuten la fiacutesica claacutesica es la si-

guiente cuando el campo estaacutetico externo (de intensidad Bo en la figu-

ra) interacciona con los momentos magneacuteticos nucleares tiende a ali-

nearlos en una direccioacuten paralela a las liacuteneas de induccioacuten perpendicu-

lar al polo del electroimaacuten en la figura Sin embargo esta alineacioacuten no

llega a ser perfecta pues los momentos magneacuteticos tienen tendencia a

rotar alrededor de las liacuteneas de induccioacuten Este movimiento particular

de rotacioacuten se conoce como precesioacuten similar al cabeceo de los trom-

pos cuando van perdiendo velocidad se ha representado por la flecha (o

vector) en el recuadro a la derecha de la figura 411

Figura 411 Esquema de un experimento de reso-

nancia magneacutetica

El nuacutemero de rotaciones por segundo que realiza el vector es la fre-

cuencia de precesioacuten o que depende de Bo seguacuten la expresioacuten o =

4258Bo (o en MHz y Bo en T) Cuando la frecuencia de la sentildeal

externa aplicada coincide con o se produce la resonancia Asiacute para

lograr la resonancia de los protones del agua si Bo = 05 T se necesita

aplicar una sentildeal en la bobina de 213 MHz aproximadamente Esta

particularidad de interaccionar con los protones del agua se utiliza en

los equipos modernos de obtencioacuten de imaacutegenes por resonancia magneacute-

tica para diagnoacutestico meacutedico (capiacutetulo 6)

Deteccioacuten de metales El desarrollo de instrumentos capaces de detectar metales bajo tierra

mediante ondas de radio estaacute asociado a los primeros ensayos de em-

plear esas ondas en sistemas de orientacioacuten aeacuterea alrededor de 1920

Estos intentos proporcionaron versiones primitivas de los modernos

radiogonioacutemetros que se utilizan hoy diacutea en la navegacioacuten mariacutetima y

aeacuterea Se buscaba que los aviones fueran capaces de orientarse en diacuteas

muy nubosos o con niebla para esto se utilizaba como emisor de ondas

la torre transmisora de alguna estacioacuten local de radio de ubicacioacuten co-

nocida Como sistema receptor en el aeroplano capaz de determinar la

direccioacuten de la emisora se utilizaba una antena direccional en forma de

aro o anillo metaacutelico abierto con los extremos unidos por conductores

al equipo receptor de radio

La antena direccional funciona de la manera siguiente cuando el

plano de la circunferencia que forma la antena receptora se encuentra

paralelo a la liacutenea recta que va desde el avioacuten a la antena emisora la

recepcioacuten es maacutexima cuando este plano estaacute perpendicular a esa liacutenea

lo que equivale a rotar la antena frac14 de vuelta de su posicioacuten de maacutexima

recepcioacuten la recepcioacuten es praacutecticamente nula La mayoriacutea de los recep-

tores de amplitud modulada (AM) poseen en su interior antenas de este

tipo en forma de bobina con muchas vueltas de alambre (enrolladas

usualmente sobre un nuacutecleo de ferrita figura 412) por lo que la inten-

sidad de la recepcioacuten depende fuertemente de la orientacioacuten del recep-

tor respecto a la emisora Cuando el extremo de la bobina apunta direc-

tamente hacia la fuente emisora la sentildeal es miacutenima y puede llegar a

anularse totalmente

Figura 412 Dependencia de la recepcioacuten de la

sentildeal en funcioacuten del aacutengulo de la antena con la ra-

diacioacuten incidente

Este efecto de recepcioacuten nula cuando la espira estaacute orientada hacia la

direccioacuten de la fuente emisora es el principio baacutesico de operacioacuten de los

antiguos sistemas de orientacioacuten aeacuterea pues la posicioacuten de no recep-

cioacuten es muy precisa y se utilizaba para situar al avioacuten en la direccioacuten

determinada

La direccioacuten que se iba a seguir se determinaba girando la antena re-

ceptora hasta obtener sentildeal cero El piloto podiacutea entonces ir corrigiendo

a conveniencia la direccioacuten del vuelo hasta lograr la direccioacuten deseada

Sin embargo ya desde los primeros intentos de llevar a cabo esta

teacutecnica de orientacioacuten surgiacutean errores significativos cuando se sobrevo-

laban determinados territorios Diferentes pilotos en diversos aviones

guiaacutendose por la misma estacioacuten emisora encontraban siempre los

mismos errores en los mismos lugares Investigaciones posteriores re-

velaron que donde ocurriacutean las interferencias habiacutea yacimientos mine-

rales con alto contenido de metal o existiacutean grandes construcciones de

ese material como por ejemplo el techo de tejas metaacutelicas de una gran

faacutebrica

Finalmente se logroacute encontrar la siguiente explicacioacuten una antena

emisora emite radiacioacuten en todas direcciones Si la sentildeal posee suficien-

te intensidad seraacute capaz de inducir corrientes significativas en un buen

conductor como un techo metaacutelico o un gran tanque de agua o combus-

tible Esas corrientes inducidas son capaces de emitir a su vez una

sentildeal secundaria con la frecuencia de la fuente original tambieacuten en

todas direcciones aunque de mucha menor intensidad No obstante si

el receptor utilizado en un avioacuten es sensible las sentildeales secundarias se

detectaraacuten superpuestas a la sentildeal original cuando el avioacuten se encuentra

cerca de la fuente secundaria

Para obtener la sentildeal cero que serviacutea de referencia al piloto el plano

de la antena del avioacuten debiacutea estar perfectamente perpendicular a la di-

reccioacuten de la antena emisora Como la radiacioacuten de la antena emisora y

la reflejada por el emisor secundario no proveniacutean de la misma direc-

cioacuten no era posible lograr que la sentildeal en la antena receptora del avioacuten

se anulara totalmente y de ahiacute los errores de orientacioacuten detectados

(que pueden corregirse faacutecilmente una vez conocido su origen)

Se atribuye al teacutecnico de sistemas de navegacioacuten aeacuterea Gerhard Fis-

her la sugerencia de que la radiacioacuten secundaria emitida por el metal

podiacutea ser utilizada para la deteccioacuten de metales soterrados Esa praacutectica

ha tenido un gran desarrollo hasta nuestros diacuteas

100

Los detectores de metal contemporaacuteneos utilizan una sola antena

que trabaja alternadamente como emisor y receptor durante fracciones

de segundo en forma similar a como lo hace la antena de radar La

antena va ubicada en una especie de plato llano colocado en el extremo

de una barra o mango de sujecioacuten que contiene los circuitos electroacuteni-

cos y la bateriacutea que energiza el instrumento (figura 413)

Figura 413 Detector de metales Tomado de

httpschoolmechuwaeduau

En su estado baacutesico de funcionamiento el equipo no detecta sentildeal

alguna Cuando el plato se desplaza cerca del suelo o de una pared don-

de se halla enterrado alguacuten objeto metaacutelico como por ejemplo una

tuberiacutea aparece una sentildeal de rechazo causada por la radiacioacuten secun-

daria emitida por el metal Esa sentildeal origina una FEM inducida en la

antena que se puede amplificar por medios electroacutenicos para generar

sonido en un audiacutefono desviar una aguja indicadora o emitir una sentildeal

luminosa revelando asiacute la presencia del metal oculto

Un detector tiacutepico en el mercado pesa 375 libras opera a la fre-

cuencia de 12 kHz tiene sintoniacutea manual o automaacutetica a eleccioacuten es

capaz de indicar la profundidad a que se encuentra el metal y se energi-

za con 8 bateriacuteas tipo AA capaces de mantener trabajando el instru-

mento de 25 a 35 horas en reacutegimen de bajo consumo (utilizando audiacute-

fonos para ahorrar energiacutea) Los detectores maacutes sofisticados son capa-

ces de diferenciar entre diversos metales

101

Sistemas de deteccioacuten basados en principios similares se emplean en

el control de aduana de los aeropuertos para revelar la posible presencia

de armas ocultas las bobinas estaacuten insertadas en el marco de una puerta

que el viajero debe atravesar Tambieacuten existen detectores portaacutetiles del

tamantildeo aproximado de un teleacutefono celular en este caso un operador

desplaza el instrumento cerca de la persona examinada a pocos centiacute-

metros de los lugares del cuerpo de donde pudiera existir alguacuten arma

disimulada

En algunos paiacuteses son bastante comunes los buscadores de tesoros

aficionados que dedican su tiempo libre a hacer campismo en locacio-

nes donde hubo asentamientos humanos en otras eacutepocas o se efectua-

ron batallas importantes Los buscadores utilizan el detector de metal

para rastrear monedas antiguas armas hebillas adornos o cualquier

otro objeto metaacutelico algunos de estos objetos pueden alcanzar un gran

valor en la actualidad Otros se dedican a buscar anillos monedas o

prendas de valor perdidas en las arenas de las playas

Tambieacuten se construyen detectores especializados para buscar debajo

del agua Hay revistas dedicadas exclusivamente a estos temas que

aconsejan doacutende y coacutemo buscar reportan hallazgos de importancia y

ofrecen consejos teacutecnicos sobre los instrumentos a utilizar En los con-

flictos beacutelicos se utilizaron por mucho tiempo detectores de minas simi-

lares a los empleados por los buscadores de tesoros Actualmente no

son muy efectivos dada la proliferacioacuten de minas de plaacutestico y de ma-

dera desarrolladas precisamente con el fin de evitar su deteccioacuten me-

diante estos instrumentos

El radar de penetracioacuten terrestre Tambieacuten conocido como radar de sondeo terrestre o georradar el RPT

es un instrumento que trabaja en forma muy parecida a un radar con-

vencional Se considera que se aplicoacute por primera vez en Austria en

1929 para determinar el espesor de un glaciar Su antena transmisora

enviacutea pulsos cortos de alta frecuencia hacia la tierra Cuando la radia-

cioacuten encuentra un objeto o una frontera con diferente permitividad die-

leacutectrica aparecen variaciones en la sentildeal reflejada e informacioacuten de la

distancia a que se encuentra Hay muchos tipos y modelos especializa-

dos para diferentes aplicaciones 102

La profundidad de penetracioacuten de la sentildeal estaacute limitada por la con-

ductividad del terreno la frecuencia utilizada y la potencia radiada

Cuando la conductividad del suelo aumenta la penetracioacuten disminuye

porque la radiacioacuten se disipa maacutes faacutecilmente en forma de calor Las

altas frecuencias proporcionan mejor resolucioacuten pero penetran menos

que las bajas frecuencias En los suelos arenosos o en materiales com-

pactos y secos como el granito la piedra caliza y el hormigoacuten usual-

mente se logra una buena penetracioacuten (hasta 15 metros) En los suelos

huacutemedos o arcillosos u otros con alta conductividad eleacutectrica la pene-

tracioacuten es algunas veces de solo unos pocos centiacutemetros En el hielo la

radiacioacuten penetra cientos de metros

El radar de penetracioacuten terrestre se puede utilizar en gran cantidad

de medios diferentes que incluyen rocas suelos hielo agua pavimen-

tos y estructuras Puede detectar objetos enterrados cambios en el ma-

terial del suelo y subsuelo hendiduras y cavidades En las ciencias de la

tierra se usa para estudiar los lechos de roca el agua subterraacutenea y el

hielo Las aplicaciones de ingenieriacutea incluyen ensayos no destructivos

de estructuras y pavimentos la localizacioacuten de tuberiacuteas soterradas y el

estudio de las caracteriacutesticas del terreno En la arqueologiacutea se usa para

hacer levantamientos y mapas de yacimientos y sitios arqueoloacutegicos en

lo militar para la deteccioacuten de minas explosivos sin detonar y tuacuteneles

Una determinacioacuten tiacutepica con un equipo de RPT proporciona un per-

fil o seccioacuten laminar bajo la superficie Un conjunto de perfiles sirve

para construir una imagen tridimensional tomograacutefica Los datos se

pueden representar como bloques tridimensionales o en forma de cor-

tes horizontales o verticales Los cortes horizontales son mapas planos a

una profundidad determinada y por ello suelen ser los favoritos de los

arqueoacutelogos

103

CAPIacuteTULO 5

RADIACIOacuteN DE MAacuteS ALTA FRECUENCIA

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia Fotones

Las propiedades de la radiacioacuten electromagneacutetica difieren notablemente

de las propiedades de la sustancia Por ejemplo la radiacioacuten no posee

masa en reposo (no es posible pesarla en una balanza aunque en deter-

minadas condiciones siacute resulta posible asociarle una cierta masa efecti-

va) No obstante en la medida que la longitud de onda disminuye y la

frecuencia aumenta la radiacioacuten comienza a manifestar propiedades

no del todo acordes con una onda A frecuencias suficientemente altas

la energiacutea que la radiacioacuten es capaz de entregar no se transfiere de for-

ma continua sino en cantidades especiacuteficas o cuantos de valor ε = h

como si en vez de una onda estuvieacuteramos en presencia de un lsquochorrorsquo o

flujo de partiacuteculas (figura 51) En la expresioacuten anterior h es una cons-

tante de valor conocido la constante de Planck

Figura 51 Efecto fotoeleacutectrico

104

Se acostumbra designar esta caracteriacutestica muy particular de la ra-

diacioacuten electromagneacutetica como dualidad partiacutecula-onda indicando asiacute

que la radiacioacuten tiene un comportamiento que mezcla particularidades

de una onda y de un flujo de partiacuteculas Esta dualidad es praacutecticamente

indetectable en las ondas de radio pero en la regioacuten del espectro visible

y por encima de este se manifiesta en toda su plenitud

Las partiacuteculas luminosas fueron nombradas fotones por Albert

Einstein quien logroacute dar explicacioacuten al hasta entonces inexplicable

efecto fotoeleacutectrico que consiste en la expulsioacuten de electrones de un

metal cuando sobre eacutel incide luz de determinada frecuencia Einstein

consideroacute que cuando un electroacuten interacciona con un fotoacuten absorbe

toda su energiacutea h Si esa energiacutea es suficiente para vencer las fuerzas

de atraccioacuten de los nuacutecleos atoacutemicos el electroacuten es expulsado del me-

tal

La dualidad de la luz se manifiesta incluso en la expresioacuten matemaacute-

tica de su energiacutea ε = h pues ε se refiere a una partiacutecula especiacutefica y

es la frecuencia que se obtiene suponiendo que la radiacioacuten es una

onda no una partiacutecula Sin embargo a pesar de esta contradiccioacuten on-

da-partiacutecula el concepto dual funciona perfectamente y permitioacute prede-

cir (incluso cuantitativamente) lo que sucederiacutea en diversas situaciones

desconocidas La teoriacutea de Einstein logroacute explicar muchas caracteriacutesti-

cas del efecto fotoeleacutectrico que no podiacutean explicarse considerando la

luz como una onda electromagneacutetica Por ejemplo la energiacutea maacutexima

de los electrones expulsados es independiente de la intensidad de la luz

efecto imposible de explicar a partir del modelo ondulatorio El caraacutecter

dual de la radiacioacuten se verificoacute completamente en otros experimentos

posteriores y es hoy aceptado universalmente

El teacutermino efecto fotoeleacutectrico tambieacuten puede referirse a otros tres

procesos la fotoionizacioacuten la fotoconduccioacuten y el efecto fotovoltaico

La fotoionizacioacuten es la ionizacioacuten de un gas por la luz u otra radiacioacuten

electromagneacutetica Si los fotones tienen suficiente energiacutea logran sepa-

rar uno o maacutes electrones externos de los aacutetomos de gas

En la fotoconduccioacuten los electrones de sustancias soacutelidas cristalinas

no conductoras absorben la energiacutea de los fotones y adquieren asiacute sufi-

ciente energiacutea para poder conducir la electricidad En el efecto fotovol-

taico de los semiconductores los fotones crean pares electroacuten-hueco

105

Un lsquohuecorsquo es la falta de un electroacuten en un enlace quiacutemico y se

comporta como una partiacutecula en determinadas condiciones Las celdas

solares o celdas fotoeleacutectricas hechas de silicio arseniuro de galio u

otro material similar convierten directamente la radiacioacuten en electrici-

dad mediante el efecto fotovoltaico

Radiacioacuten ionizante y no ionizante

Las radiaciones electromagneacuteticas se pueden clasificar en dos grandes

grupos en dependencia de si pueden arrancar electrones de la envoltura

atoacutemica o no radiaciones ionizantes y no ionizantes

Las ionizantes son aquellas que corresponden a frecuencias muy al-

tas (ultravioleta (UV) lejano rayos X y rayos ) donde la energiacutea es

suficiente para romper los enlaces quiacutemicos e ionizar los aacutetomos A las

frecuencias maacutes bajas (luz visible microondas y radio) la energiacutea del

fotoacuten no es suficiente para romper enlaces quiacutemicos la radiacioacuten es no

ionizante En la tabla 51 aparecen algunas caracteriacutesticas de la interac-

cioacuten de la radiacioacuten con la sustancia incluyendo las ondas de radio ya

analizadas en el capiacutetulo 4

TABLA 51

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia

Tipo

de radiacioacuten Caracteriacutesticas

Ionizante Ioniza o rompe las moleacuteculas (UV lejano

rayos X y )

No ionizante

(oacuteptica)

Excita los electrones e induce reacciones quiacute-

micas (UV cercano visible e IR)

No ionizante

(radio tipo A)

Induce corrientes e interacciona con los dipo-

los produciendo el calentamiento de los tejidos

(microondas y radio AF)

No ionizante

(radio tipo B)

Praacutecticamente no produce calentamiento

(campos de frecuencia industrial y radio por

debajo de 1 MHz)

106

Radiacioacuten y organismo vivo

Tanto la radiacioacuten ionizante como la no ionizante pueden causar efectos

notables en los tejidos Las radiaciones UV visible e IR dan lugar a la

excitacioacuten electroacutenica de las moleacuteculas aunque no a su ionizacioacuten Sin

embargo esa excitacioacuten puede favorecer alguacuten tipo de reaccioacuten foto-

quiacutemica Ejemplos tiacutepicos son la fotosiacutentesis en las plantas y la produc-

cioacuten de vitamina D en la piel bajo la accioacuten de la luz solar

Las emisiones de radio y microondas por encima de 1 MHz pueden

inducir calor directamente en los tejidos mediante diferentes efectos

Por debajo de 1 MHz la radiacioacuten es muy poco eficiente para producir

calor la correspondiente longitud de onda es mayor que la longitud

del cuerpo humano y la radiacioacuten lo atraviesa sin mayores efectos co-

nocidos En esta uacuteltima regioacuten se incluyen las ondas de radio de baja

frecuencia y las de frecuencia industrial asociadas a las liacuteneas de

transmisioacuten de la energiacutea eleacutectrica (50 o 60 Hz seguacuten el paiacutes conside-

rado)

La capacidad de penetracioacuten en los organismos vivos tampoco es la

misma para los diferentes tipos de radiacioacuten electromagneacutetica Las on-

das de radio y los rayos X son capaces de atravesar faacutecilmente las sus-

tancias bioloacutegicas mientras que la radiacioacuten visible y ultravioleta se

absorbe completamente en su superficie En las tablas 52 y 53 se re-

sume la clasificacioacuten de las radiaciones ionizantes y no ionizantes

atendiendo a su frecuencia asiacute como algunas de sus aplicaciones en las

regiones de radio y microondas

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Radiaciones infrarroja y visible

Cuando la longitud de onda de la radiacioacuten es del orden de varios cien-

tos de nanoacutemetros nos encontramos en la regioacuten del espectro corres-

pondiente al infrarrojo (IR) visible y ultravioleta (UV) La longitud de

onda de la radiacioacuten IR es menor que la de las ondas de radio y mayor

que la de la luz visible la longitud de onda variacutea entre 0001 y 1 mi-

liacutemetro aproximadamente Su efecto principal al incidir sobre cualquier

objeto es generar calor y elevar la temperatura de su superficie La ra-

diacioacuten infrarroja es la principal responsable de la sensacioacuten de calor

que se siente al acercar la mano a un objeto caliente aunque este no se

encuentre en estado incandescente ni emita luz

Todos los cuerpos incluyendo el cuerpo humano emiten radiacioacuten

infrarroja en mayor o menor grado razoacuten por la cual esa radiacioacuten se

puede utilizar para obtener imaacutegenes de objetos lejanos ocultos por la

bruma atmosfeacuterica que dispersa la luz visible pero no la radiacioacuten

infrarroja

La fotografiacutea infrarroja desarrollada hacia 1880 se ha convertido en

la actualidad en una importante herramienta de diagnoacutestico en la agri-

cultura la industria y la medicina En este uacuteltimo caso el empleo de

teacutecnicas infrarrojas permite observar situaciones patoloacutegicas que no

pueden verse a simple vista o en una radiografiacutea

En medicina se llama termografiacutea a la medida del calor corporal

emitido por la piel Mediante placas fotograacuteficas o receptores de ima-

gen sensibles a los rayos infrarrojos se pueden obtener termogramas de

la totalidad o parte del cuerpo Las variaciones de la temperatura en la

epidermis dependen entre otros factores del nuacutemero de vasos sanguiacute-

neos y de su cercaniacutea a la superficie corporal Imaacutegenes anormales

permiten diagnosticar una enfermedad Por ejemplo un punto caliente

en un lugar no acostumbrado puede indicar el desarrollo de un caacutencer

mientras que un punto friacuteo puede indicar un bloqueo del torrente san-

guiacuteneo como el producido por una trombosis

Dispositivos infrarrojos como los empleados en los conflictos beacuteli-

cos permiten ver objetos en la oscuridad e incluso a traveacutes de otros

objetos La teledeteccioacuten mediante fotografiacutea infrarroja aeacuterea y orbital

se ha empleado para observar las condiciones de las cosechas y el dantildeo

producido por insectos y enfermedades en grandes zonas agriacutecolas asiacute 110

como para localizar depoacutesitos minerales En los uacuteltimos antildeos la detec-

cioacuten IR se ha aplicado intensamente en la astronomiacutea

La naturaleza nos ha dotado de un instrumento que permite detectar

la radiacioacuten electromagneacutetica en el intervalo aproximado de 380 a 760

nanoacutemetros ese instrumento es el ojo El ojo humano es un oacutergano

complejo que posee un lente capaz de adaptarse a la distancia del objeto

que se enfoca para obtener una imagen niacutetida (el cristalino) Los conos

y los bastoncillos ceacutelulas especializadas en el fondo del ojo son capa-

ces de separar diferentes longitudes de onda proporcionaacutendonos dife-

rentes sensaciones de color Asiacute la radiacioacuten de longitud de onda cer-

cana a los 380 nm produce la sensacioacuten de violeta mientras que la de

760 nm produce la sensacioacuten de rojo Las longitudes de onda interme-

dias proporcionan todos los restantes colores de forma continua pasan-

do del rojo a los tonos naranjas amarillos verdes azules y violetas a

medida que la longitud de onda disminuye (figura 52)

Figura 52 Espectro visible

Estiacutemulos fiacutesicos diferentes pueden producir una misma sensacioacuten

de color en el ojo Asiacute una mezcla de luces roja y verde de intensidades

apropiadas parece exactamente igual a una luz amarilla espectral aun-

que la mezcla no contiene radiacioacuten de longitud de onda correspondien-

te al amarillo Se puede lograr cualquier sensacioacuten de color mezclando

diversas intensidades de luz roja azul y verde Por eso estos colores se

denominan ldquoaditivos primariosrdquo Si se mezclan los colores primarios

con intensidades aproximadamente iguales se produce la sensacioacuten de

luz blanca

Ademaacutes existen parejas de colores espectrales puros que al mezclar-

los en la proporcioacuten adecuada tambieacuten producen luz blanca se deno-

minan ldquocolores complementariosrdquo Entre esos pares figuran determina-

dos amarillos y azules o rojos y verdes azulados Esta propiedad se usa

para obtener los colores adecuados en las pantallas luminosas de televi-

sores y monitores de computadoras

Muchas fuentes de luz artificiales o naturales como el Sol emiten

luz blanca que es en realidad una mezcla de muchas longitudes de onda

Cuando esta luz pasa por un prisma se separa en sus componentes es-

pectrales (cada longitud de onda se desviacutea o refracta un aacutengulo dife-

rente) y se obtiene un haz coloreado La luz roja es la que menos se

refracta y la violeta la maacutes refractada El fenoacutemeno es faacutecilmente de-

tectable en los bordes biselados de un espejo o de cualquier otro objeto

transparente La dispersioacuten de la luz tambieacuten tiene lugar en la atmoacutesfera

tras la lluvia cuando quedan pequentildeas gotas de agua pulverizada como

remanentes Esas pequentildeas gotas actuacutean como prismas dando lugar al

arco iris

No es posible en tan breve espacio hacer una descripcioacuten detallada

de todos los posibles fenoacutemenos y aplicaciones en los que interviene la

luz visible ni siquiera mencionar los maacutes importantes Cualquier carre-

ra de ciencias e ingenieriacutea usualmente dedica todo un semestre o buena

parte de eacutel al estudio de la oacuteptica y las propiedades y aplicaciones de la

luz visible (refraccioacuten interferencia difraccioacuten absorcioacuten cuantifica-

cioacuten presioacuten de la luzhellip) Es por eso que solo hemos seleccionado dos

ejemplos que ilustran la gran importancia de la radiacioacuten visible en el

mundo que nos rodea

Fotosiacutentesis

Como primer ejemplo consideremos la fotosiacutentesis Este es el proceso

mediante el cual los organismos con clorofila como las plantas verdes

las algas y algunas bacterias reciben energiacutea de la luz y la utilizan para

elaborar diferentes productos quiacutemicos Conjuntamente se consume

CO2 y se produce oxiacutegeno

Con la excepcioacuten de la pequentildea contribucioacuten de las fuentes eoacutelicas

geoteacutermicas hidroeleacutectricas fotovoltaicas y las plantas de energiacutea nu-

clear praacutecticamente toda la energiacutea restante que consume la biosfera

terrestre procede de la fotosiacutentesis Las plantas absorben la energiacutea

solar directamente en forma de radiacioacuten para desarrollarse los herbiacute-

voros absorben esa energiacutea indirectamente al nutrirse de las plantas y

los carniacutevoros tambieacuten la recolectan cuando se alimentan de los herbiacute-

voros Ademaacutes los combustibles foacutesiles como el petroacuteleo y la hulla

almacenan la energiacutea solar capturada hace millones de antildeos mediante la

fotosiacutentesis

Una ecuacioacuten generalizada y no ajustada de la fotosiacutentesis en pre-

sencia de luz seriacutea

CO2 + 2H2A + luz + clorofila = (CH2) + H20 + H2A

donde el teacutermino H2A de la foacutermula representa un compuesto oxida-

ble del cual se pueden extraer electrones CO2 es el dioacutexido de carbono

y CH2 una generalizacioacuten de los hidratos de carbono que incorpora el

organismo vivo La clorofila actuacutea como catalizador y no se transfor-

ma En la gran mayoriacutea de las algas y las plantas verdes H2A es agua

(H2O) pero en algunas bacterias fotosinteacuteticas H2A es anhiacutedrido sulfuacute-

rico (H2S)

La fotosiacutentesis con agua es la maacutes importante y conocida tiene lugar

en dos etapas la primera consiste en una serie de reacciones que de-

penden de la luz y son independientes de la temperatura la segunda

etapa consiste en otra serie de reacciones que dependen de la tempera-

tura y son independientes de la luz La ecuacioacuten completa y ajustada de

la fotosiacutentesis para la glucosa en la que el agua actuacutea como donante de

electrones y en presencia de luz es

6CO2 + 12H20 = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Laacuteser El laacuteser es un ejemplo de instrumento oacuteptico que ha tenido un sinfiacuten de

aplicaciones en ramas muy diversas de la ciencia y la tecnologiacutea mo-

derna Del ingleacutes Light Amplification by Stimulated Emission of Radia-

tion fue inventado alrededor de 1960 pero no estaacute del todo clara su

paternidad

Una fuente de luz ordinaria se caracteriza porque la radiacioacuten emiti-

da desde cada punto de la fuente oscila en forma independiente de la

emitida por los restantes puntos la radiacioacuten no es coherente Los laacutese-

res son laacutemparas que emiten luz en forma coherente logrando que las

radiaciones emitidas por todos los puntos de la fuente oscilen al uniacute-

sono en fase o de forma acompasada una representacioacuten de lo que esto

significa aparece en la figura 53 La coherencia hace que la luz laacuteser

pueda ser extremadamente intensa muy direccional y con una gran

pureza de color

Existen laacuteseres que trabajan en frecuencias que van desde el infra-

rrojo hasta los rayos X Seguacuten la sustancia que emplean para generar la

luz suelen denominarse de estado soacutelido de gas a semiconductores y

liacutequidos 113

En un laacuteser los aacutetomos de determinadas sustancias lsquoalmacenanrsquo la

luz durante fracciones de segundo y la emiten posteriormente en forma

coherente Primero los electrones de los aacutetomos en la sustancia activa

son llevados a un estado excitado por una fuente de radiacioacuten externa

despueacutes esos aacutetomos son estimulados para que emitan la energiacutea alma-

cenada en forma de fotones mediante un proceso conocido como emi-

sioacuten estimulada

Figura 53 Esquema de un laacuteser de rubiacute y formacioacuten del haz de luz coherente

Los fotones emitidos tienen una frecuencia que depende de los aacuteto-

mos de la sustancia en cuestioacuten y se desplazan en forma coherente con

los fotones de la radiacioacuten que los estimula estos fotones chocan a su

vez con otros aacutetomos excitados y liberan nuevos fotones De esta forma

la luz se va amplificando a medida que los fotones se desplazan en uno

u otro sentido entre dos espejos paralelos desencadenando nuevas emi-

siones estimuladas Al mismo tiempo parte de la luz se ldquofiltrardquo por uno

de los espejos que es solo parcialmente reflectante y puede entonces

ser utilizada con fines praacutecticos

La excitacioacuten se realiza mediante la luz de tubos de destello de xe-

noacuten laacutemparas de arco o laacutemparas de vapor metaacutelico Normalmente el

laacuteser funciona por pulsos generando destellos de luz intensa de muy

corta duracioacuten

La figura 53 muestra el esquema de uno de los primeros laacuteseres el

de rubiacute Aunque el rubiacute es una piedra preciosa de origen mineral es

posible obtener rubiacutees sinteacuteticos a partir de una mezcla de oacutexidos de

aluminio y cromo a altas temperaturas La siacutentesis permite optimizar la

forma y contenido de impurezas del producto final con vistas a su apli-

cacioacuten Los iones de Cr3+ son capaces de excitarse con una fuente de

xenoacuten y emitir luz roja de gran intensidad Los extremos de la varilla se 114

tallan de forma que las superficies de los extremos sean paralelas y

tengan una longitud adecuada y se recubren con una capa reflectante

no metaacutelica para formar los espejos

El principal peligro al trabajar con laacuteseres es el dantildeo ocular ya que

el ojo concentra la luz laacuteser igual que cualquier otro tipo de luz Por

eso el haz del laacuteser no debe nunca incidir sobre los ojos ni siquiera por

reflexioacuten

Los usos actuales del laacuteser son praacutecticamente ilimitados En la in-

dustria se emplean como fuente de calor muy localizada Es posible

enfocar sobre un punto pequentildeo un haz de laacuteser potente con lo que se

logra una enorme densidad de energiacutea capaz de calentar fundir o vapo-

rizar materiales de forma precisa Se usan para taladrar diamantes mo-

delar maacutequinas herramientas recortar componentes microelectroacutenicos

grabar datos en discos compactos CD y DVD cortar patrones de mo-

das y sintetizar nuevos materiales

El potente y breve pulso producido por un laacuteser tambieacuten hace posi-

bles fotografiacuteas de alta velocidad con un tiempo de exposicioacuten de algu-

nas billoneacutesimas de segundo Tambieacuten se utilizan laacuteseres para medir

distancias con gran precisioacuten y alinear las estructuras en la construccioacuten

de carreteras y edificios

En la investigacioacuten cientiacutefica se emplean para detectar los movi-

mientos de la corteza terrestre y para efectuar medidas geodeacutesicas son

los detectores maacutes eficaces de ciertos tipos de contaminacioacuten atmosfeacute-

rica y se han empleado igualmente para determinar la distancia varia-

ble entre la Tierra y la Luna

Como la luz del laacuteser es muy direccional y monocromaacutetica resulta

faacutecil detectar cantidades muy pequentildeas de luz dispersa o modificacio-

nes en su frecuencia al interaccionar con las sustancias midiendo estos

cambios los cientiacuteficos han conseguido estudiar las estructuras internas

de las moleacuteculas

Los laacuteseres han hecho que se pueda determinar la velocidad de la luz

con una precisioacuten sin precedentes tambieacuten permiten inducir reacciones

quiacutemicas de forma selectiva y detectar la existencia de trazas de impu-

rezas en una muestra La luz de un laacuteser puede viajar largas distancias

por el espacio exterior con una pequentildea reduccioacuten de la intensidad de la

sentildeal A causa de su alta frecuencia la luz laacuteser puede transportar por

ejemplo 1000 veces maacutes canales de televisioacuten de lo que transportan las

microondas por lo que el laacuteser resulta ideal para las comunicaciones

espaciales

Se han desarrollado fibras oacutepticas de baja peacuterdida que transmiten luz

laacuteser para la comunicacioacuten terrestre en sistemas telefoacutenicos y redes de

computadoras Se han empleado teacutecnicas laacuteser para registrar informa-

cioacuten con una densidad muy alta por ejemplo la luz laacuteser simplifica el

registro de un holograma sistema que permite grabar y reconstruir

imaacutegenes tridimensionales Los sistemas de guiado por laacuteser para misi-

les aviones y sateacutelites son muy comunes en la tecnologiacutea militar

Finalmente el laacuteser tambieacuten se usa intensamente en la medicina

Utilizando haces intensos y estrechos es posible cortar y cauterizar cier-

tos tejidos en una fraccioacuten de segundo sin dantildear al tejido sano circun-

dante Se ha empleado el laacuteser para ldquosoldarrdquo la retina perforar el craacute-

neo reparar lesiones y cauterizar vasos sanguiacuteneos

Radiacioacuten ultravioleta Es la radiacioacuten electromagneacutetica cuyas longitudes de onda se en-

cuentran entre el liacutemite de la luz violeta (380 nm) y el extremo de la

regioacuten de los rayos X (15 nm) La radiacioacuten UV se puede producir arti-

ficialmente mediante laacutemparas de arco la de origen natural proviene

principalmente del Sol Puede ser dantildeina para los seres vivos sobre

todo cuando su longitud de onda es pequentildea La de inferior a 300 nm

se emplea para esterilizar porque mata las bacterias y los virus Esa

misma radiacioacuten puede producir quemaduras en los seres humanos si

es intensa Una exposicioacuten prolongada durante antildeos a esta radiacioacuten

aunque sea de baja intensidad puede provocar fotodegradacioacuten (la piel

se reseca y arruga) o caacutencer en la piel

La atmoacutesfera terrestre protege a los organismos vivos de la radiacioacuten

UV del Sol Si toda la radiacioacuten UV proveniente del Sol llegara a la

superficie terrestre muy probablemente acabariacutea con la mayor parte de

la vida en el planeta Afortunadamente la capa de ozono que se en-

cuentra en una regioacuten de aproximadamente entre 20 y 30 km de altura a

una concentracioacuten de 2 a 8 partes por milloacuten absorbe casi toda la radia-

cioacuten UV de pequentildea y gran parte de la correspondiente a las longitu-

des de onda mayores

El ozono (O3) es un gas compuesto por tres aacutetomos de oxiacutegeno y se

forma por la accioacuten de la luz solar UV de alta energiacutea (200-240 nm)

sobre el oxiacutegeno molecular (O2) en un proceso que se puede represen-

tar como 3O2 + radiacioacuten solar = 2O3 Por otra parte la radiacioacuten UV

menos energeacutetica de mayor (hasta los 280 nm) es capaz de disgregar

las moleacuteculas de ozono convirtieacutendolo en el oxiacutegeno original Esta

radiacioacuten tambieacuten perjudicial a las personas es asimismo absorbida

durante este proceso Se crea asiacute un equilibrio beneficioso para las

personas donde se crea y destruye ozono continuamente a la vez que se

absorbe la radiacioacuten UV perjudicial antes que llegue a tierra La radia-

cioacuten UV no siempre tiene efectos dantildeinos tambieacuten puede ser beneacutefica

pues gran parte de la vitamina D que las personas y los animales necesi-

tan para mantenerse sanos se produce cuando la piel es irradiada por la

componente solar de esa radiacioacuten

No se debe extrapolar o confundir el efecto beneacutefico del ozono en la

estratosfera al efecto del ozono ambiental en las capas bajas de la at-

moacutesfera donde resulta ser un contaminante peligroso y muy activo Se

forma esencialmente por la accioacuten de la luz solar sobre el oxiacutegeno del

aire mezclado con hidrocarburos y oacutexidos de nitroacutegeno proveniente de

la quema de combustibles En cantidades muy pequentildeas puede irritar

las viacuteas respiratorias causando tos ardentiacutea resuello falta de aire y

agravar el asma y otras dolencias pulmonares La exposicioacuten a concen-

traciones tan pequentildeas como 100 ppb (partes por billoacuten) es capaz de

dantildear los tejidos del sistema respiratorio y tambieacuten los tejidos vegeta-

les

Rayos X Los rayos X son radiaciones electromagneacuteticas de frecuencia superior al

ultravioleta fueron descubiertos por Wilhelm Conrad Roentgen a fina-

les del siglo XIX

En noviembre de 1895 en su laboratorio de la universidad de Wuumlrz-

burg Alemania Roentgen estudiaba los efectos de pasar una corriente

eleacutectrica por un gas a baja presioacuten contenido en un bulbo de vidrio Le

llamoacute la atencioacuten que durante el experimento se volvieran luminosas

algunas sales fluorescentes que se hallaban cubiertas en su mesa de

trabajo Intrigado y despueacutes de realizar varios ensayos llegoacute a la con-

clusioacuten de que habiacutea encontrado un nuevo tipo de radiacioacuten invisible

capaz de atravesar los cuerpos La llamoacute rayos X pues es comuacuten usar la

X como incoacutegnita en las matemaacuteticas Al colocar la mano de su esposa

junto a una placa fotograacutefica y exponerla a la radiacioacuten desconocida

obtuvo la primera radiografiacutea de la historia

La longitud de onda de esta radiacioacuten comprende el intervalo de

10 nm hasta 0001 nm mientras menor es la longitud de onda mayor es

la frecuencia ν y mayores son su energiacutea y poder de penetracioacuten (recor-

dar v = y ε = h)

Los rayos de mayor cercanos al ultravioleta se conocen como rayos

X blandos Los de menor proacuteximos a la zona de rayos gamma o que

incluso se solapan con esta se denominan rayos X duros Los rayos X

formados por una mezcla de muchas diferentes se conocen como rayos X

blancos para diferenciarlos de los rayos X monocromaacuteticos que tienen

una sola (o un intervalo muy pequentildeo alrededor de ella) Muchos obje-

tos son maacutes o menos transparentes a los rayos X Su absorcioacuten por una

sustancia determinada depende de su densidad y de su masa atoacutemica que

es la masa de un aacutetomo de la sustancia en cuestioacuten Mientras menor sea la

masa atoacutemica de un determinado material maacutes transparente seraacute a los ra-

yos X

Los rayos X afectan a una emulsioacuten fotograacutefica del mismo modo

que lo hace la luz visible Cuando se irradia el cuerpo humano los hue-

sos compuestos de elementos con mayor masa atoacutemica que los tejidos

circundantes absorben los rayos X en mayor proporcioacuten que los teji-

dos por lo que producen sombras maacutes oscuras en una fotografiacutea La

placa usada en medicina es un negativo fotograacutefico por eso los huesos

se ven blancos y los tejidos oscuros

Los rayos X se emplean como rutina en la investigacioacuten cientiacutefica en

disciplinas como la fiacutesica quiacutemica mineralogiacutea metalurgia y biologiacutea En

1912 el alemaacuten Max von Laue encontroacute que al hacer incidir un haz de

radiacioacuten de rayos X no monocromaacutetico sobre un cristal de sal comuacuten

(NaCl) apareciacutea un patroacuten de difraccioacuten caracteriacutestico que podiacutea ser reco-

gido en una placa fotograacutefica (figura 54)

Figura 54 Difraccioacuten de los rayos X en un cristal de

NaCl y estructura cristalina microscoacutepica del NaCl

Este experimento permitioacute verificar dos cosas muy importantes desco-

nocidas hasta el momento

1 La naturaleza ondulatoria de los rayos X que habiacutean sido descubiertos por Roumlentgen en 1895 sin que se lograra de-terminar de queacute estaban compuestos

2 La estructura perioacutedica de los cristales lo que hoy diacutea se

conoce como estructura cristalina de las sustancias soacutelidas La teacutecnica maacutes comuacuten aunque no la uacutenica es utilizar el fenoacutemeno de

difraccioacuten para analizar la estructura interna de las sustancias A partir del

anaacutelisis del haz difractado se pueden determinar las posiciones de los aacuteto-

mos o las moleacuteculas en la red cristalina microscoacutepica de la sustancia en

cuestioacuten (determinacioacuten de estructuras) Los rayos X tambieacuten se emplean

intensivamente en la industria como herramienta de investigacioacuten y para

realizar numerosos procesos de prueba y ensayos no destructivos como es

el examinar las posibles imperfecciones mecaacutenicas de una pieza metaacutelica

sin dantildearla

Rayos X en la medicina El uso de esta radiacioacuten en la medicina contemporaacutenea es insustituible

Las radiografiacuteas o fotografiacuteas de rayos X y la fluoroscopiacutea se usan coti-

dianamente como herramientas de diagnoacutestico Una teacutecnica algo maacutes

reciente es la tomografiacutea axial computarizada (TAC) que proporciona

una visioacuten clara de cualquier parte de la anatomiacutea incluyendo los teji-

dos blandos A costa de una exposicioacuten mayor a la radiacioacuten la tomo-

grafiacutea permite ver una seccioacuten o corte completo del cuerpo del paciente

con una claridad aproximadamente 100 veces mayor que la de una pla-

ca tradicional

Un tomoacutegrafo es un instrumento mucho maacutes complejo y costoso que

un equipo convencional de rayos X Los primeros TAC comerciales

aparecieron alrededor de 1970 y solo serviacutean para estudiar el craacuteneo

hoy diacutea se usan para estudiar todo el cuerpo En lugar de obtener una

sola imagen el tomoacutegrafo registra un conjunto de ellas Para eso se

colocan la fuente de rayos X y el detector en un anillo y ambos rotan

alrededor del sujeto que descansa en una camilla en el centro del ani-

llo Deslizando la camilla a diferentes posiciones a traveacutes del anillo es

posible construir imaacutegenes digitales tridimensionales empleando un

software adecuado Los tomoacutegrafos de uacuteltima generacioacuten poseen entre

4 y 128 anillos y permiten obtener en una pantalla imaacutegenes tridimen-

sionales en tiempo real

Por otra parte la antigua teacutecnica fotograacutefica para obtener negativos

ha ido dando paso a teacutecnicas maacutes recientes basadas en la obtencioacuten de

imaacutegenes mediante circuitos microelectroacutenicos Ejemplos son la radio-

grafiacutea computarizada y la radiografiacutea digital

Radiografiacutea computarizada (RC)

Fue introducida comercialmente en 1980 Es muy similar a la radiogra-

fiacutea convencional pero en vez de placa fotograacutefica utiliza una placa

Soporte de Imagen reutilizable (placa SI) La placa reutilizable contiene

compuestos fosforados que se excitan al ser iluminados por los rayos X

formando una imagen latente que puede durar varias horas La imagen

se lsquorevelarsquo aplicando un escaacutener laacuteser a la placa entonces los aacutetomos

excitados regresan a su estado baacutesico y emiten luz que es detectada por

un sensor y se convierte finalmente en electricidad La sentildeal eleacutectrica se

digitaliza (se convierte en una sucesioacuten codificada de ceros y unos) y se

enviacutea a un procesador de sentildeales en una computadora donde se alma-

cena en un disco duro o se proyecta en una pantalla

Si se manipulan con cuidado las placas SI se pueden reutilizar miles

de veces (al menos en teoriacutea) En las condiciones reales es comuacuten que

se dantildeen tras ser usadas varios cientos de veces No obstante presentan

algunas ventajas sobre la radiografiacutea convencional se elimina el gasto

de peliacutecula fotograacutefica y de reactivos quiacutemicos se necesita menos ra-

diacioacuten para producir imaacutegenes de buen contraste y como no requieren

de productos quiacutemicos para el revelado son maacutes ecoloacutegicas La princi-

pal desventaja es su alto costo aunque el ahorro en reactivos quiacutemicos

placas fotograacuteficas y personal especializado puede a veces compensar-

lo Actualmente hay muchos tipos y modelos de equipos para diferentes

aplicaciones

Radiografiacutea digital (RD) Difiere de la computarizada RC en que proporciona imaacutegenes de forma

casi instantaacutenea sin necesidad del procesamiento adicional con el laacuteser

Ademaacutes permite obtener imaacutegenes en movimiento en tiempo real

(fluoroscopia) y la ldquoplacardquo no se deteriora con el uso Su espesor es

solo de unos pocos miliacutemetros

Existen dos tipos de detectores digitales directo e indirecto En el

indirecto los rayos X inciden sobre un material fluorescente que genera

luz visible al ser excitado La luz incide sobre un sensor similar al que

usan las caacutemaras fotograacuteficas digitales convirtieacutendose en impulsos

eleacutectricos que van al ordenador La calidad de la imagen es similar a las

anteriores pero en este tipo de deteccioacuten una parte de la energiacutea inci-

dente se dispersa durante el proceso interno de reconversioacuten oacuteptica lo

que tiende a degradar la nitidez de la imagen

En un detector digital directo de uacuteltima generacioacuten fotoconductores

de selenio amorfo liberan electrones de carga negativa y lsquohuecosrsquo posi-

tivos al ser impactados por los rayos X Se crean asiacute impulsos eleacutectricos

que excitan directamente un arreglo de capacitores de tecnologiacutea TFT

(Thin Film Transistor) lograacutendose imaacutegenes con mayor nitidez que en

el meacutetodo indirecto (Figs55 y 56)

Figura 55 Esquema del corte transversal de una ldquoplacardquo de

radiografiacutea digital moderna El espesor es de unos pocos

miliacutemetros Tomado de Orbe Antildeo X No 46 Abril 18

2009

Figura 56 Radiografiacutea digital A Imagen obtenida en la pan-

talla de un monitor B Placas digitales de rayos X para ra-

diografiacutea dental

121

Un artiacuteculo de 2007 del Departamento de Radiologiacutea Cliacutenica del

Hospital Universitario de Munich (Markus Koumlrner y otros MDRadio-

Graphics 27 2007 p675-686) concluye que el futuro de la radiologiacutea

seraacute sin dudas digital iquestLa causa Las imaacutegenes se pueden ampliar

almacenar en diferentes soportes digitales filtrar y mejorar su contraste

Ademaacutes se pueden distribuir en una red local de computadoras e inclu-

so integrarse a redes nacionales digitalizadas junto a la historia cliacutenica

del paciente lo que puede ser vital en casos de urgencia

Rayos gamma

La radiacioacuten gamma (rayos ) es radiacioacuten electromagneacutetica de similar

naturaleza que los rayos X pero con una energiacutea considerablemente

mayor Se origina en las desintegraciones radiactivas en las reacciones

nucleares y otros procesos subatoacutemicos junto con otros tipos de radia-

cioacuten no electromagneacutetica la alfa () formada por nuacutecleos de helio de

carga positiva y la beta () consistente en electrones de carga negati-

va La radiacioacuten al igual que los rayos X tiene la capacidad de ioni-

zar la sustancia formando iones al lsquoarrancarlersquo electrones a los aacutetomos

cuando hay interaccioacuten

Las radiaciones y se emiten a velocidades enormes Al atrave-

sar la sustancia las partiacuteculas son frenadas raacutepidamente poseen gran

poder de ionizacioacuten y usualmente una hoja de papel basta para detener

la mayor parte de la radiacioacuten Las partiacuteculas se emiten a velocidades

mucho mayores su poder de ionizacioacuten es algo menor por lo que pene-

tran maacutes en las sustancias La distancia recorrida por los rayos es auacuten

mayor que la recorrida por las partiacuteculas Esta radiacioacuten es capaz de

atravesar varios centiacutemetros de plomo

Cuando las partiacuteculas y atraviesan la sustancia crean numerosos

iones sin embargo como los rayos no tienen carga aunque tienen

mayor penetracioacuten no causan tanta ionizacioacuten Las partiacuteculas produ-

cen entre 1100 y 1200 de la ionizacioacuten generada por las partiacuteculas

en cada centiacutemetro de su trayectoria en aire Los rayos producen

aproximadamente 1100 de la ionizacioacuten de las partiacuteculas Cuando la

radiacioacuten nuclear es absorbida por el cuerpo humano en grandes canti-

dades como por ejemplo a consecuencia de un accidente nuclear pue-

de ocasionar graves dantildeos e incluso la muerte del sujeto

La radioterapia consiste en la exposicioacuten de una regioacuten localizada

del organismo a una fuente de radiacioacuten ionizante se suele utilizar para

el tratamiento del caacutencer Puede provenir de una fuente de radiacioacuten

tal como un isoacutetopo radiactivo o de una fuente de radiacioacuten electro-

magneacutetica como los rayos X Los rayos X se utilizan usualmente para

lesiones superficiales mientras que los rayos para lesiones maacutes pro-

fundas Otros tratamientos incluyen radiaciones con protones y electro-

nes El tratamiento de radioterapia incluye la localizacioacuten precisa del

tumor y el empleo de dosis perioacutedicas de radiacioacuten El objetivo es dantildear

el nuacutecleo de las ceacutelulas enfermas para asiacute evitar su posterior divisioacuten

En las ceacutelulas sanas las radiaciones ionizantes pueden producir

efectos agudos o croacutenicos sobre la salud en dependencia de la dosis

recibida Las dosis altas de radiacioacuten ionizante producen enfermedades

agudas por un lado y efectos retardados como el caacutencer por otro Los

trabajadores que por su ocupacioacuten se exponen a radiacioacuten de rayos X o

material radiactivo constituyen la poblacioacuten de riesgo La unidad de

dosis absorbida en el Sistema Internacional de Unidades es el gray (Gy)

y es igual a un joule por kilogramo (Jkg) un rad equivale a 001 Gy

La exposicioacuten de todo el cuerpo a dosis superiores a 1 Gy en un cor-

to periacuteodo (minutos u horas) ocasiona una reduccioacuten significativa del

nuacutemero de ceacutelulas sanguiacuteneas al afectar la meacutedula oacutesea lo que conduce

a un aumento de la susceptibilidad a las infecciones a la aparicioacuten de

hemorragias y a la anemia

El empleo y manipulacioacuten de materiales radiactivos estaacute sujeto a

controles rigurosos por lo que la exposicioacuten accidental de las personas

a radiaciones intensas estaacute muy restringida En todos los paiacuteses existen

legislaciones y normativas para la proteccioacuten de los trabajadores y el

puacuteblico que regulan la exposicioacuten a radiaciones de todo tipo

123

CAPIacuteTULO 6

OTRAS APLICACIONES DEL MAGNETISMO

Diagnoacutestico meacutedico Magnetoencefalograma En su estado normal el cuerpo humano genera pequentildeas corrientes

eleacutectricas que dan origen a campos magneacuteticos y eleacutectricos de pequentildeiacute-

simo valor El biomagnetismo se refiere al estudio de las componentes

magneacuteticas de esos biocampos que se alteran cuando aparecen anoma-

liacuteas en el organismo Se estudian con fines de diagnoacutestico exclusiva-

mente no con fines terapeacuteuticos

Se alerta al lector de que el teacutermino biocampo tambieacuten se suele em-

plear en medios no cientiacuteficos como sinoacutenimo de cierta lsquoaurarsquo invisible

de origen indefinido o esoteacuterico que supuestamente rodea a las perso-

nas y que algunos alegan ver o lsquosentirrsquo para asiacute diagnosticar enfermeda-

des Tambieacuten se usa para tratar de justificar tratamientos magneacuteticos

ilusorios con imanes o con radiaciones de baja frecuencia Esta es una

manera de actuar tiacutepica de la pseudociencia utilizar palabras cientiacuteficas

conocidas alterando su significado para lograr promover lo que en

realidad carece de fundamento cientiacutefico A causa de su caraacutecter con-

trovertido estos lsquotratamientos magneacuteticosrsquo se analizan separadamente

en el capiacutetulo siguiente

Cuando las corrientes son variables o pulsantes los biocampos ge-

nerados aparecen en forma de radiacioacuten electromagneacutetica que se propa-

ga en todas direcciones (capiacutetulo 4) Las funciones cerebrales y cardiacutea-

cas generan impulsos de suficiente intensidad como para ser detectados

la componente eleacutectrica se puede medir con electrodos colocados en la

piel y hoy diacutea es una teacutecnica muy popular se denomina electrocardio-

grama cuando se refiere al corazoacuten y electroencefalograma si se aplica 124

al cerebro La componente magneacutetica es menos intensa que la eleacutectrica

y mucho maacutes difiacutecil de detectar

Para medir esos deacutebiles campos magneacuteticos es necesario utilizar un

instrumento muy sofisticado el magnetoacutemetro SQUID siglas que en

idioma ingleacutes representan al Superconducting Quantum Interference

Device (Dispositivo Superconductor de Interferencia Cuaacutentica) El

SQUID es capaz de detectar y medir cuantitativamente las componentes

magneacuteticas de intensidad 100 millones de veces menor que el campo

magneacutetico terrestre pero soacutelo se puede encontrar en lugares muy espe-

ciacuteficos capaces de proveer la alta tecnologiacutea que se necesita para su

desempentildeo No es un equipo que se pueda llevar en un maletiacuten como el

electrocardioacutegrafo ya que el sensor superconductor requiere de muy

bajas temperaturas para poder trabajar del orden de la del helio liacutequido

a unos 4 oC por encima del cero absoluto (-269 oC) (figura 61)

En la tabla 61 se muestran algunos valores de la intensidad del campo

magneacutetico de acuerdo con el lugar en que se originan

Figura 61 Biomagnetismo meacutedico Medicioacuten de la componente

magneacutetica de las ondas electromagneacuteticas generadas por el cerebro

En la tabla 61 se muestran algunos valores de la intensidad del

campo magneacutetico de acuerdo con el lugar en que se originan

En la actualidad el SQUID se utiliza principalmente para diagnosti-

car y tipificar la epilepsia pues permite registrar cualquier actividad

irregular en el cerebro cuando el electroencefalograma no detecta ano-

maliacuteas apreciables la teacutecnica se denomina magnetoencefalografiacutea

(MEG) Posee la ventaja de que no es necesario colocar electrodos en la

piel del paciente basta con ubicar los sensores a corta distancia en una

posicioacuten fija Su principal desventaja ademaacutes de la necesidad de traba-

jar a muy bajas temperaturas es que la sentildeal que se va a medir es varios

oacuterdenes menor que los lsquoruidos magneacuteticosrsquo ambientales Esos ruidos

son generados por las laacutemparas de luz friacutea los equipos electroacutenicos y

las liacuteneas de transmisioacuten por lo que resulta obligatorio aplicar la teacutecni-

ca en un recinto magneacuteticamente aislado

TABLA 61

Valores de la induccioacuten magneacutetica asociada a diversos fenoacutemenos

B (Tesla) Origen del campo Frecuencia (Hz) 7 x 10-5 Campo magneacutetico de la tierra 0 10-7 Fluctuaciones del campo magneacutetico de

la tierra y ruido magneacutetico urbano todo el intervalo de frecuencias

10-9 Partiacuteculas pulmonares 01 - 10 7 x 10-11 Magnetocardiograma 01 - 100 10-12

Magnetocardiograma fetal 01 - 100 10-12

Magnetoencefalograma (ondas ) 8-12 10-13 Magnetoretinograma 01 -800 10-15 Liacutemite de sensibilidad del SQUID Todo el intervalo

Como las radiaciones electromagneacuteticas atraviesan faacutecilmente la

mayoriacutea de las sustancias aislar al sujeto tambieacuten resulta un asunto

complicado En los primeros modelos era necesario introducir al pa-

ciente en una caacutemara totalmente cerrada construida con aceros especia-

les capaces de desviar y reflejar las ondas electromagneacuteticas Modelos

maacutes recientes como el de la figura 62 desarrollado en el Laboratorio

Nacional de Los Aacutelamos en Nuevo Meacutexico emplean un casco detector

126

que se asemeja a los secadores de pelo de los salones de belleza con

maacutes de 150 sensores superconductores El equipo es capaz de levantar

un mapa completo del cerebro de una sola vez procesando los datos

mediante una computadora

Los sistemas maacutes recientes alcanzan una resolucioacuten de frac14 de miliacuteme-

tro y un tiempo de respuesta de 1 milisegundo El casco se aiacutesla de las

interferencias externas mediante una cubierta semiesfeacuterica de plomo

pues a la temperatura del helio liacutequido el plomo tambieacuten se vuelve su-

perconductor y refleja como un espejo cualquier campo magneacutetico que

provenga del exterior

Figura 62 Mediante teacutecnicas de computacioacuten se puede mapear la acti-

vidad eleacutectrica del cerebro en funcioacuten del tiempo Los mapas se utilizan

para diagnosticar epilepsia apoplejiacutea desoacuterdenes mentales o para estu-

diar las funciones cerebrales

Otras aplicaciones del SQUID han sido la de buscar micropartiacuteculas

magneacuteticas contaminantes en los pulmones de mineros y soldadores

medir la cantidad de sangre que fluye por el corazoacuten y determinar el

contenido de hierro en el hiacutegado en pacientes afectados de anemia ya

que los gloacutebulos rojos o hematiacutees contienen hierro en forma de hemo-

globina que el SQUID puede detectar y cuantificar

Una variante reciente de esta teacutecnica se ha utilizado para analizar

arritmias cardiacuteacas en el feto (magnetocardiografiacutea fetal) imposibles de

detectar con un estetoscopio u otras teacutecnicas como la electrocardiogra-

fiacutea y el ultrasonido Actualmente en Los Aacutelamos se realizan investiga-

ciones para perfeccionar la tecnologiacutea con la colaboracioacuten de las uni-

versidades de Nuevo Meacutexico Nebraska Oregoacuten y San Francisco

Imaacutegenes por resonancia magneacutetica Las imaacutegenes por resonancia magneacutetica (IRM) constituyen una es una

teacutecnica de diagnoacutestico descrita a principios de 1980 basada en la reso-

nancia magneacutetica nuclear descrita en el capiacutetulo 4 Como los tejidos

tienen diferente grosor y contenido de agua con protones capaces de

resonar con las radiofrecuencias adecuadas al realizar un barrido con

los instrumentos apropiados se puede obtener una imagen del interior

del cuerpo

Los equipos de IRM son mucho maacutes complejos que el esquema de

la RMN mostrado en el capiacutetulo 4 Poseen un imaacuten de grandes dimen-

siones que genera campos magneacuteticos muy intensos miles de veces

superiores a los de un imaacuten permanente convencional (figura 63)

Figura 63 Equipo comercial de formacioacuten de imaacutege-

nes por resonancia magneacutetica La persona se coloca

en el centro de un campo magneacutetico de gran valor al

fondo de la foto generado por corrientes muy intensas

que circulan por superconductores

La parte del cuerpo que se va a analizar (a veces todo el cuerpo) se

introduce en el campo magneacutetico y un sistema de emisioacuten y deteccioacuten

de radiofrecuencias registra la absorcioacuten de la radiacioacuten de microondas

en diferentes puntos Los datos se pasan a una computadora que es

capaz de dar una imagen de la regioacuten analizada en la pantalla de un

monitor

La resonancia magneacutetica es considerada por muchos como la moda-

lidad de diagnoacutestico por imaacutegenes maacutes versaacutetil sensible y eficaz de que

se dispone en la actualidad Su importancia meacutedica se puede resumir

brevemente sentildealando su capacidad de analizar finas secciones de mo-

do no invasivo y proporcionar imaacutegenes funcionales de cualquier parte

del organismo en un tiempo relativamente corto y desde cualquier aacuten-

gulo y direccioacuten Las teacutecnicas maacutes recientes permiten componer imaacutege-

nes tridimensionales en tiempo real

Las imaacutegenes de resonancia magneacutetica dan la posibilidad de detectar

y rastrear componentes bioquiacutemicos en cualquier corte anatoacutemico del

cuerpo humano lo que produce una informacioacuten biomeacutedica y anatoacutemi-

ca de gran potencial para el conocimiento fundamental y el diagnoacutestico

precoz de muacuteltiples enfermedades

La principal desventaja que presenta la IRM al compararla con la

Tomografiacutea Axial Computarizada (TAC) que tambieacuten es capaz de ob-

tener imaacutegenes de cualquier parte del organismo es que resulta mucho

maacutes cara Para generar los intensos campos magneacuteticos que se necesi-

tan es necesario utilizar grandes imanes superconductores Estos ima-

nes deben ser enfriados a muy bajas temperaturas con teacutecnicas comple-

jas lo que encarece mucho el proceso de obtencioacuten de imaacutegenes Sin

embargo la IRM tiene una ventaja que la TAC no posee no es agresi-

va para el paciente Puede ser empleada durante el tiempo o las veces

que se requiera sin dificultades mientras que al utilizar la TAC se so-

mete al paciente a niveles de radiacioacuten importantes en cada tomografiacutea

Levitacioacuten magneacutetica La necesidad de transportar maacutes raacutepida y eficientemente tanto a las

personas como a cualquier tipo de carga crece continuamente Desde

hace algunos antildeos en diversos paiacuteses existen los prototipos de un nuevo

meacutetodo de transportacioacuten que utiliza trenes con rieles o viacuteas electro-

magneacuteticas (figura 64) El meacutetodo se denomina de levitacioacuten magneacuteti-

ca o maglev (del ingleacutes magnetic levitation)

El teacutermino maglev se utiliza hoy diacutea como un teacutermino geneacuterico para

indicar cualquier tipo de transporte que base su movimiento en el uso

del electromagnetismo para lsquoflotarrsquo o levitar sobre un carril guiacutea o mo-

norraiacutel e impulsar el vehiacuteculo El funcionamiento del maglev estaacute fun-

damentado en la generacioacuten de campos magneacuteticos alternos que a la

vez que sostienen el tren lo impulsan hacia adelante Se emplean elec-

troimanes de bobinas superconductoras que praacutecticamente no consu-

men energiacutea Un Maglev tiacutepico cuenta con 16 imanes superconductores

de alta energiacutea magneacutetica que operan de forma independiente Asiacute se

garantiza un desempentildeo seguro aun cuando ocurran fallas simultaacuteneas

en varios de ellos

129

Figura 64 Tren de levitacioacuten magneacutetica en Shangai

Existen dos tipos baacutesicos de maglev el de suspensioacuten electromagneacute-

tica (SEM) y el de suspensioacuten electrodinaacutemica (SED) El sistema SEM

ha resultado ser bastante inestable la distancia entre los electroimanes

y los raiacuteles de unos 10 mm debe ser controlada y ajustada continua-

mente por computadora para evitar que el tren golpee el monorraiacutel

El maglev de suspensioacuten electrodinaacutemica SED utiliza la ley de Fa-

raday-Lenz para ubicar el tren en el centro del monorraiacutel y evitar los

choques Las bobinas de levitacioacuten de alta potencia estaacuten instaladas

fuera del tren en las prolongaciones que interaccionan con las bobinas

del monorraiacutel (figura 65) Cuando los electroimanes del tren pasan a

gran velocidad a varios centiacutemetros de las bobinas del monorraiacutel se

induce una corriente eleacutectrica que las convierte instantaacuteneamente en

imanes Aparecen fuerzas que tiran del vehiacuteculo hacia arriba causando

la levitacioacuten

Si el vehiacuteculo se desplaza lateralmente y trata de chocar contra el

raiacutel se inducen corrientes adicionales que originan fuerzas de repulsioacuten

sobre el lado maacutes cercano del tren y fuerzas de atraccioacuten sobre el maacutes

alejado De esa forma el tren siempre estaacute ubicado en el centro del raiacutel

sin posibilidad de choque

Las bobinas de levitacioacuten no son independientes estaacuten interconecta-

das a todo lo largo de la viacutea El empuje hacia delante se logra mediante

su energizacioacuten adicional por corrientes alternas generadas en subesta-

ciones distribuidas en todo el trayecto Las corrientes crean un campo

magneacutetico variable de tal forma que los electroimanes del vehiacuteculo son

atraiacutedos y repelidos alternadamente cuando se encuentran en la posicioacuten

adecuada para el avance Asiacute el vehiacuteculo se mueve siempre en el mis-

mo sentido de forma similar a como un ventilador alimentado por co-

rriente alterna gira siempre hacia un solo lado

Figura 65 Sistema magneacutetico de suspensioacuten (monorraiacutel) Los electro-

imanes de la viacutea actuacutean como suspensioacuten y como propulsioacuten a la vez

En todos los sistemas mecaacutenicos de transportacioacuten la friccioacuten cau-

sada por el roce de una superficie contra otra siempre estaacute presente El

rozamiento causa peacuterdidas de energiacutea genera calor y ocasiona el des-

gaste mecaacutenico de las diferentes partes del sistema Mientras menor sea

la friccioacuten entre las superficies menos fuerza se requiere para mover el

vehiacuteculo y maacutes eficiente seraacute el sistema de transportacioacuten utilizado

La reduccioacuten del rozamiento en el maglev permite eliminar el ruido

establecer una marcha maacutes estable reducir los costos de mantenimiento

y sobre todo alcanzar velocidades del orden de los 350 kmh El hecho

de que los trenes maglev no toquen los carriles tiene ademaacutes otras ven-

tajas aceleracioacuten y frenado maacutes raacutepidos mayor capacidad de subida en

cuestas y mejor funcionamiento en situaciones de lluvia intensa nieve y

hielo La eficiencia de estos vehiacuteculos es tal que en proporcioacuten solo

emplean de la mitad a la cuarta parte del combustible que gasta un

avioacuten o un automoacutevil en recorrer el mismo tramo

En principio el maglev parece ser maacutes seguro que los trenes con-

vencionales A causa del disentildeo de las viacuteas no puede haber descarrila-

mientos ni choques frontales No necesita cargar combustible a bordo

y al funcionar levitando sobre la viacutea disminuye la posibilidad de acci-

dentes por desgastes Sin embargo es necesario proteger a los viajeros

de los intensos campos electromagneacuteticos que se producen en el exte-

rior mediante un blindaje magneacutetico El blindaje se logra utilizando en

las paredes suelo y techo del tren alguacuten material ferromagneacutetico que

concentre en su interior y desviacutee las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

Una nota periodiacutestica de 2008 (BBC News) aseguraba que la ciudad

de Shangai era en ese momento la uacutenica con un servicio comercial ma-

glev en el mundo Desde el primero de enero de 2004 el tren transporta

viajeros entre el aeropuerto y el distrito financiero a 30 km de distancia

alcanzando velocidades de 350 kmh Con anterioridad desde 1984

hasta 1995 un maglev se utilizoacute en el aeropuerto internacional de Bir-

mingham Reino Unido para trasladar pasajeros hasta la estacioacuten de

trenes distante unos 600 m Fue finalmente sustituido por un sistema

convencional a causa de su baja confiabilidad

El tratamiento magneacutetico del agua

Se sabe desde hace muchos antildeos que al tratar el agua mediante cam-

pos magneacuteticos se afecta el comportamiento fiacutesico de las incrustaciones

en las calderas y tuberiacuteas Sin embargo a veces el procedimiento se

critica como pseudociencia quizaacutes porque junto a los reportes sobre

efectos reales demostrados en experimentos rigurosos tambieacuten suelen

aparecer falsos reportes sobre supuestos efectos no demostrados y se

echa en el mismo saco lo real y lo ficticio

Algunos de estos supuestos efectos no demostrados son el reforza-

miento de la resistencia del hormigoacuten hasta en 50 el incremento de

la eficiencia de separacioacuten por flotacioacuten de minerales en procesos in-

dustriales una mejor eficiencia de los detergentes en el lavado de la

ropa y gran cantidad de diversas aplicaciones meacutedicas Tambieacuten apare-

cen esporaacutedicamente artiacuteculos cientiacuteficos promisorios sobre una u otra

aplicacioacuten que nunca llegan a concretarse Por ejemplo en 2007 se

publicoacute un artiacuteculo (Environmental and Experimental Botany Vol 59

Issue 1 p 68-75) reportando el efecto de los campos magneacuteticos en la

germinacioacuten y desarrollo de las etapas tempranas del maiacutez donde se

obtuvieron efectos detectables en la germinacioacuten

132

Los autores encontraron que un porcentaje estadiacutesticamente signifi-

cativo de las semillas tratadas germinoacute antes que las de los grupos de

control y las plantas alcanzaron un mayor desarrollo en las primeras

etapas de crecimiento A los 10 diacuteas de la germinacioacuten se obtuvo un

mayor incremento de tamantildeo y peso resultados que coinciden con los

de otros investigadores (se citan 10 referencias)

Sin embargo esos resultados no garantizan de manera alguna un

posterior incremento de las cosechas El crecimiento acelerado incluso

pudiera ser dantildeino en vez de beneacutefico ocasionando lo que se suele

llamar lsquocrecer de viciorsquo y aportando a la larga menos frutos El artiacutecu-

lo tampoco propone un mecanismo que explique los efectos observa-

dos

Los anuncios comerciales poco escrupulosos contribuyen en gran

medida a divulgar fantasiacuteas de todo tipo Para ilustrar un magnetizador

comercial se muestra un esquema donde partiacuteculas negativas (cuales-

quiera que estas sean) se vuelven positivas tras el tratamiento magneacuteti-

co Ademaacutes las moleacuteculas de agua se ordenan como si fueran los mo-

mentos magneacuteticos de un soacutelido ferromagneacutetico saturado lo que resulta

en un absurdo por partida doble (httpwwwmagnetizernet

spaspahtm visto en agosto 7 2008) Recordar que el agua es diamag-

neacutetica y por tanto es repelida deacutebilmente por el campo magneacutetico No

es posible magnetizarla como si fuera un pedazo de hierro

En el mencionado sitio web se afirma que el tratamiento proporcio-

na los siguientes beneficios (ninguno de ellos demostrado) reduccioacuten

de la irritacioacuten de los ojos y la piel en piscinas accioacuten desodorizante

reduccioacuten de los costos de los tratamientos con cloro u otros agentes

quiacutemicos reduccioacuten de la tensioacuten superficial estabilizacioacuten del pH

eliminacioacuten maacutes efectiva de las lociones y aceites untados en la piel y

una sensacioacuten maacutes ldquosedosardquo del agua Se cita como uacuteltimo punto el

uacutenico realmente comprobado la reduccioacuten de las costras e incrustacio-

nes

Otros alegan que el tratamiento magneacutetico proporciona al agua pro-

piedades curativas o antiseacutepticas lo que tambieacuten carece de fundamento

La supuesta mejora en la eficiencia de los combustibles sometidos a

tratamiento magneacutetico merece un comentario aparte pues este argu-

mento resurge reiteradamente cada cierto tiempo y aunque existen

muchas patentes sobre el tema la demostracioacuten de la efectividad del

procedimiento nunca aparece Una buacutesqueda efectuada en agosto de

2008 en el sitio web especializado wwwsciencedirectcom dio por

resultado 40 artiacuteculos publicados de 1974 a la fecha que se relacionan

de alguna manera con el tratamiento magneacutetico del agua No surgioacute

ninguno respecto al tratamiento magneacutetico de combustibles En el sitio

httpwwwcsicoporgsi9801powellhtml se reporta una buacutesqueda

anterior con similares resultados

En todo caso soacutelo aparecen resultados anecdoacuteticos En un artiacuteculo

publicado en 2008 en la revista Applied Thermal Engineering por VA

Prisyazhniuk (Vol 28 Issue 13 Pages 1694-1697) se lee que durante la

Segunda Guerra Mundial la fuerza aeacuterea de Estados Unidos ensayoacute la

colocacioacuten de imanes junto a los conductos de combustible en los mo-

tores de los cazas P51 Mustang para mejorar su desempentildeo Sin embar-

go al buscar la fuente original citada por el autor lo que aparece es la

paacutegina WEB particular de la familia Shelley donde se pueden encon-

trar opiniones y reportes sin referencias sobre casi cualquier cosa

(httpwwwshelleysdemoncoukmagnetshtm) Tras una buacutesqueda

bastante exhaustiva el autor no pudo encontrar el reporte de un solo

experimento en banco de pruebas meacutetodo convencional para estudiar la

eficiencia de un motor de combustioacuten interna En estos bancos muy

familiares a los ingenieros se controlan los diversos reglajes del motor

su reacutegimen de trabajo a distintas potencias y otras variables de intereacutes

ameacuten del consumo de combustible Los entusiastas de aplicar el trata-

miento magneacutetico a combustibles nunca reportan esos estudios propo-

niendo en su lugar resultados donde intervienen de manera esencial

factores totalmente subjetivos como la pericia (y la honradez) de un

operador o chofer especiacutefico

Dispositivos para el tratamiento magneacutetico

La primera patente reivindicando el efecto del tratamiento magneacuteti-

co del agua sobre las costras data de 1946 Despueacutes aparecieron muchas

otras asiacute como una gran cantidad de reportes de todo tipo junto a ar-

tiacuteculos en revistas y dispositivos comerciales El esquema de un monta-

je convencional de laboratorio para aplicar tratamientos magneacuteticos y

su posterior estudio aparece en la figura 66

Se hace pasar el agua por una tuberiacutea a determinada velocidad a la

vez que se aplica un cam po magneacutetico externo Usualmente se estudia

la dependencia del efecto en funcioacuten de la velocidad del liacutequido y la 134

intensidad del campo aplicado ademaacutes de la influencia de otros posi-

bles paraacutemetros como la temperatura Se ha observado una mejoriacutea de

la eficiencia del dispositivo al incrementar la longitud de la seccioacuten de

tuberiacutea sometida al campo magneacutetico La mejoriacutea es maacutes marcada

cuando se colocan varios imanes consecutivos con la polaridad alterna-

da

Figura 66 Esquema de un dispositivo de laboratorio

para el tratamiento magneacutetico del agua

Un artiacuteculo resumen de 1996 lista maacutes de 80 referencias que repor-

tan la reduccioacuten en la formacioacuten de costras la aparicioacuten de costras me-

nos tenaces la remocioacuten de las ya existentes y la preservacioacuten de las

propiedades hasta 130 horas tras aplicar el tratamiento Se citan investi-

gaciones que tanto confirman como rechazan algunas conclusiones

parciales sin llegar a un resultado concreto Los mecanismos propues-

tos para explicar estos efectos comprenden interacciones intraioacutenicas o

intramoleculares efectos causados por la fuerza de Lorentz disolucioacuten

de contaminantes efectos de interfase soacutelido-liacutequido y cambios en la

morfologiacutea de los cristales minerales que se depositan Se ha considera-

do incluso la posibilidad de un efecto puramente mecaacutenico a causa de

la influencia del campo magneacutetico al crear posibles turbulencias en el

flujo liacutequido

Una gran parte de las dudas que existiacutean sobre el tratamiento se di-

siparon cuando Coey y Cass tras examinar maacutes de 100 muestras repor-

taron en una revista especializada en magnetismo que los sedimentos de

calcita obtenidos usualmente al evaporar el agua conteniendo iones 135

Ca2+ se convertiacutean en aragonita al aplicar el tratamiento Calcita y ara-

gonita son diferentes fases cristalinas del carbonato de calcio CaCO3

Tras el tratamiento magneacutetico Coey y Cass almacenaban el agua

durante un intervalo de tiempo to previo a su calentamiento en un bea-

ker a 80o C para formar los sedimentos Las fases soacutelidas se recolecta-

ban posteriormente del fondo del beaker y se analizaban mediante di-

fraccioacuten de rayos X y microscopia electroacutenica Encontraron un incre-

mento notable del cociente aragonitacalcita con el tratamiento magneacute-

tico alcanzando un maacuteximo para to ~ 40 horas

Tambieacuten se ha medido la concentracioacuten de iones Ca2+ a la salida de

un dispositivo magnetizador por meacutetodos electroquiacutemicos encontraacuten-

dose una reduccioacuten apreciable de la concentracioacuten de iones de calcio

Este resultado indica que el tratamiento magneacutetico activa de alguna

manera la precipitacioacuten del carbonato que queda en suspensioacuten en el

liacutequido y no puede contribuir a la conductividad eleacutectrica ni cristalizar

posteriormente en las paredes de la tuberiacutea

La eficacia del tratamiento se observa no solo en las nuevas deposi-

ciones de carbonato sino tambieacuten en las costras formadas con anterio-

ridad Existen reportes de que cuando se aplica el tratamiento las cos-

tras ya formadas desaparecen El autor tuvo la oportunidad de asistir

hace ya algunos antildeos a una reunioacuten resumen nacional sobre las expe-

riencias de la aplicacioacuten del tratamiento magneacutetico en diversos centra-

les o faacutebricas de azuacutecar En algunos casos el efecto fue tal que el des-

prendimiento de las costras obstruyoacute las tuberiacuteas y fue necesario inte-

rrumpir la produccioacuten

El tratamiento magneacutetico se aplica regularmente en muchas otras

instalaciones nacionales sin embargo maacutes allaacute de algunas considera-

ciones generales no existen modelos detallados que logren abundar en

la explicacioacuten fiacutesica de lo que sucede realmente en este caso

Tambieacuten se han encontrado resultados disiacutemiles utilizando tuberiacuteas

de acero inoxidable cobre y dos diferentes tipos de cloruro de polivini-

lo uno transparente y flexible y el otro riacutegido y opaco del tipo usado

en trabajos de plomeriacutea Aparecen reducciones del contenido de Ca2+ de

28 para el acero y el cobre mientras que para el PVC duro fue de 18

y praacutecticamente cero para el PVC blando por lo que las tuberiacuteas

utilizadas tambieacuten son un paraacutemetro importante que se debe tomar en

cuenta al estudiar los tratamientos magneacuteticos

136

Los reclamos publicitarios que afirman que el tratamiento magneacutetico

aporta al agua propiedades curativas o antiseacutepticas carecen de funda-

mento pues no existe la maacutes miacutenima evidencia ndashni teoacuterica ni experi-

mental- que justifique tales fantasiacuteas Y a pesar de las muchas patentes

que surgen cuando se realiza una buacutesqueda bibliograacutefica tampoco se ha

demostrado que el tratamiento magneacutetico aplicado a combustibles me-

jore su eficiencia los resultados experimentales que avalen tal afirma-

cioacuten nunca aparecen

Acelerador de partiacuteculas

Los campos magneacuteticos tambieacuten se utilizan como un medio auxiliar

para acelerar partiacuteculas elementales Estas se emplean posteriormente

para investigar el micromundo y tambieacuten para ldquobombardearrdquo tumores

de todo tipo en el interior del cuerpo Uno de los primeros aceleradores

de partiacuteculas fue el ciclotroacuten Su principio de operacioacuten es el siguiente

Dos cavidades huecas en forma de letra D guiacutean las partiacuteculas car-

gadas emitidas por una fuente ubicada en el centro del instrumento

(figura 67) Un campo magneacutetico perpendicular a la trayectoria (y al

plano del papel en la figura) producido por un potente electroimaacuten

hace que las partiacuteculas con carga eleacutectrica se muevan en una trayectoria

curva Las partiacuteculas son aceleradas en cada vuelta por una fuente pul-

sante de voltaje alterno cada vez que atraviesan la brecha o lsquogaprsquo entre

las lsquoDesrsquo

A medida que las partiacuteculas acumulan energiacutea se mueven en espiral

hacia el borde externo del acelerador Alliacute se pueden extraer utilizando

sistemas auxiliares que no aparecen en la figura

Tal como predice la teoriacutea especial de la relatividad cuando la velo-

cidad de las partiacuteculas se acerca a la de la luz se requiere cada vez maacutes

energiacutea para lograr incrementos adicionales de la velocidad Esto hace

que en cada vuelta las partiacuteculas se retrasen y no lleguen al gap en el

momento preciso para recibir el pulso de aceleracioacuten lo que impide el

aumento de la energiacutea maacutes allaacute de ciertos liacutemites

El problema quedoacute resuelto cuando se inventoacute el ciclotroacuten de fre-

cuencia modulada o sincrociclotroacuten instrumento donde la fuente pul-

sante de voltaje alterno va incrementando automaacuteticamente el intervalo

de tiempo entre los pulsos con el fin de compensar el retraso de las

partiacuteculas en cada vuelta Otros instrumentos de la misma familia son el

betatroacuten y el sincrotroacuten disentildeados para obtener muy altas energiacuteas en

otras aplicaciones donde el diaacutemetro del recorrido circular puede ser de

varios kiloacutemetros Todos ellos utilizan los campos magneacuteticos para

mantener confinadas las partiacuteculas mientras van adquiriendo energiacutea El

ciclotroacuten de la figura 67 posee un imaacuten superconductor de alta energiacutea

tiene una masa de 90 toneladas y un diaacutemetro de 34 m Requiere insta-

laciones auxiliares de control y programacioacuten que no aparecen en la

figura

Figura 67 a) Ciclotroacuten comercial para aplicaciones meacutedicas b) Esquema

simplificado de su funcionamiento (Adaptado de Rev Cub Fis vol 24 No

2 p 175-177 2007)

Cuando el magnetismo es indeseable

Minas magneacuteticas

Los aceros ordinarios empleados en la construccioacuten de grandes buques

son ferromagneacuteticos en mayor o menor grado Al desplazarse el buque

durante largos periacuteodos por la superficie del mar atravesando conti-

nuamente las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica del campo terrestre su

estructura llega a magnetizarse ligeramente El proceso es similar al que

tiene lugar cuando cualquier material ferromagneacutetico -un clavo unas

tijeras o un cuchillo- se frota con un imaacuten Aunque las fuerzas involu-

cradas son muy pequentildeas la exposicioacuten prolongada al campo hace que

los dominios magneacuteticos en el seno del material tiendan a ordenarse en

la direccioacuten del campo externo dando lugar a la magnetizacioacuten del

buque (ver capiacutetulo 2) Como las liacuteneas de fuerza variacutean su inclinacioacuten

con la latitud geograacutefica la magnetizacioacuten no solo tiene componentes

horizontales a lo largo del barco tambieacuten tiene componentes verticales

y transversales

En 1939 a principios de la 2da Guerra Mundial los alemanes apro-

vecharon este fenoacutemeno al idear minas magneacuteticas submarinas para

hundir los barcos ingleses Las minas eran capaces de detectar a distan-

cia a los grandes barcos y dantildearlos sin necesidad de hacer contacto

directo a causa de la onda de choque generada en el agua durante la

explosioacuten Se colocaban en el lecho marino en lugares de poco calado

cerca de las costas empleando aviones o submarinos y se ajustaban

para que estallaran al pasar un barco enemigo por encima No era posi-

ble neutralizarlas por los meacutetodos usuales que se empleaban para detec-

tar las minas convencionales que solo estallaban por contacto directo y

debiacutean ir ubicadas muy cerca de la superficie

Las minas poseiacutean una aguja magneacutetica muy sensible activada me-

diante un mecanismo de relojeriacutea tras ser colocada en el lugar deseado

La presencia cercana de cualquier naviacuteo magnetizado era suficiente

para mover la aguja y disparar el mecanismo auxiliar que haciacutea estallar

la mina

En 1939 los ingleses perdieron 14 buques barreminas disentildeados es-

peciacuteficamente para neutralizar minas pues no eran capaces de detectar

las minas magneacuteticas Ya para noviembre de ese mismo antildeo los alema-

nes habiacutean depositado unas 800 minas en los mares cercanos a la costa

inglesa y a la salida de sus riacuteos navegables

Tras develar su principio de funcionamiento -al recobrar una mina

mal colocada que no explotoacute- los ingleses idearon diversos medios para

neutralizarlas Uno de ellos era desmagnetizar los buques mediante un

enrollado de alambre alrededor del casco energizado con la planta eleacutec-

trica del propio buque que superponiacutea un campo de sentido contrario

para neutralizar la magnetizacioacuten del buque Enormes trasatlaacutenticos

como el Queen Mary y el Queen Elizabeth empleados para el transpor-

te de tropas fueron protegidos de esta manera

139

Para desactivar las minas se empleaban lanchas de madera que

arrastraban una balsa conteniendo una bobina La bobina generaba un

campo magneacutetico de intensidad suficiente como para hacer estallar las

minas Aviones equipados en forma similar capaces de volar a muy

baja altura se utilizaron con el mismo fin (Figura 68)

Maacutes adelante se encontroacute que al deslizar un cable con una corriente

de 2000 ampere a lo largo del casco de un buque (teacutecnica denominada

wiping) se induciacutea un campo apropiado que neutralizaba la magnetiza-

cioacuten El procedimiento funcionaba por un tiempo pero despueacutes era

necesario repetirlo

Figura 68 El avioacuten AF Vickers Wellington DWI Mark II de la Royal

Air Force fue otra respuesta para neutralizar las minas magneacuteticas ale-

manas El anillo de madera de balsa de 4 m de diaacutemetro creaba un

campo magneacutetico mediante una bobina de aluminio alimentada por un

generador dentro del avioacuten Al volar rasante sobre el agua haciacutea estallar

las minas

A partir de ese momento medidas y contramedidas relacionadas con

las minas magneacuteticas siguieron desarrollaacutendose por las fuerzas navales

de todo el mundo Es un tema que se ha tomado en cuenta en diferentes

conflictos beacutelicos Los sistemas actuales de desmagnetizacioacuten son mu-

cho maacutes complejos e incluyen no menos de tres conjuntos de bobinas

separadas para reducir la intensidad del campo magneacutetico del buque en

tres direcciones perpendiculares entre siacute 140

Hace unos pocos antildeos la marina norteamericana ensayoacute el uso de

bobinas superconductoras desmagnetizantes capaces de trabajar con

mejor eficiencia y reducir el peso de los enrollados hasta en 80 Un

resumen actualizado sobre el tema de la desmagnetizacioacuten de los bu-

ques aparece en el sitio WEB de la Revista Marina de Chile (referencia

77)

Soldadura de tuberiacuteas de acero

Otro ejemplo donde la magnetizacioacuten resulta perjudicial y debe ser

eliminada a toda costa es cuando hay que soldar grandes tuberiacuteas de

acero Tal necesidad se presenta por ejemplo al instalar sistemas in-

dustriales de enfriamiento que deban trabajar a alta temperatura o que

necesiten soportar mucha carga Tanto durante el proceso de fabrica-

cioacuten como de transportacioacuten a grandes distancias los tubos pueden

llegar a magnetizarse en forma notable seguacuten sea la aleacioacuten especiacutefica

empleada en su construccioacuten

La forma usual de unir los tubos es aplicar a los bordes en contacto

una chispa o arco eleacutectrico con una varilla de soldar confeccionada a

partir de una aleacioacuten adecuada y alguacuten otro componente que evite la

oxidacioacuten y facilite la soldadura (el fundente) El arco no es maacutes que

una corriente eleacutectrica muy intensa formada por electrones y partiacuteculas

de aire ionizado que se mueven a gran velocidad (ver capiacutetulo 3) La

corriente pasa a traveacutes del aire ionizado formando un arco estable ge-

nerando efectos luminosos y una temperatura muy alta suficiente para

fundir el extremo de la varilla y poner al rojo los bordes de los tubos El

operador deposita en los bordes el material fundido que se difunde y

mezcla con el material de los tubos hasta lograr la soldadura

En el capiacutetulo 4 se analizoacute que los campos magneacuteticos estaacuteticos son

capaces de interaccionar con las partiacuteculas cargadas en movimiento

Una de las principales propiedades de esa interaccioacuten es que las fuerzas

que aparecen estaacuten siempre dirigidas en sentido lateral (perpendicular)

al movimiento de la partiacutecula De aquiacute que si el tubo estaacute magnetizado

el arco eleacutectrico se desviaraacute hacia un lado del punto especiacutefico que se

desea calentar cualquiera sea el punto que se seleccione y como quiera

que se coloque la varilla En realidad el arco salta continuamente de un

lugar a otro y no es posible alcanzar en punto alguno la temperatura

necesaria para formar la soldadura

Por ello no queda maacutes remedio que desmagnetizar los tubos pre-

viamente La forma usual de lograrlo es enrollando un alambre conduc-

tor a su alrededor y haciendo pasar por eacutel una corriente alterna de gran

intensidad que crea un campo magneacutetico alternante en el seno del tubo

Al ir disminuyendo paulatinamente la intensidad de la corriente hasta

llegar a cero los dominios magneacuteticos en el seno del material van que-

dando desordenados hasta que la magnetizacioacuten desaparece cuando la

corriente se anula totalmente (capiacutetulo 2) Si la tuberiacutea estaacute muy magne-

tizada puede ser necesario repetir varias veces el proceso

Existen equipos comerciales disentildeados especialmente para aplicar

este procedimiento a tuberiacuteas de diversos diaacutemetros incluyendo las

mayores que se fabrican

Magnetizacioacuten de la maquinaria industrial A partir de los antildeos setenta del siglo pasado comenzoacute a tomarse en

cuenta que el magnetismo inducido en diversas maquinarias podiacutea ser

la causa de muchas fallas hasta el momento inexplicables Hoy diacutea se

le atribuye a la magnetizacioacuten el deterioro de rodamientos cadenas

engranajes y acoplamientos en maquinarias que aparentemente no tie-

nen alguna conexioacuten magneacutetica y no forman parte de motores genera-

dores ni poseen conexiones eleacutectricas

El problema se origina en que las partes de acero interconectadas en-

tre siacute crean circuitos magneacuteticos Estos circuitos proporcionan una viacutea

faacutecil para la transmisioacuten de los campos magneacuteticos generados por mo-

tores u otros dispositivos magneacuteticos ubicados en lugares relativamente

distantes

Un campo magneacutetico en movimiento crea voltajes y corrientes indu-

cidas en el seno del material que incrementan la temperatura y aceleran

el desgaste de los rodamientos y otras partes moacuteviles Los voltajes y

corrientes inducidas son mayores mientras maacutes raacutepido es el movimiento

relativo de las superficies en contacto (capiacutetulo 4)

Otras posibles fuentes de magnetizacioacuten de la maquinaria son a) la

exposicioacuten de algunas de sus partes a campos magneacuteticos intensos que

den origen a una magnetizacioacuten remanente y b) el paso de una corriente

continua intensa durante una soldadura de arco

En casos extremos la combinacioacuten de diferentes elementos puede

llegar a causar con el tiempo chispas y dantildeos severos en la superficie de

las partes deslizantes incrementando la friccioacuten y el desgaste Algunos

fabricantes preveacuten estos comportamientos indeseables incluyendo ma-

teriales aislantes en los rodamientos

Anomaliacutea magneacutetica La distribucioacuten normal del campo magneacutetico terrestre se puede alterar

por muchas razones por la actividad solar por la presencia de grandes

objetos construidos con materiales de alto contenido de hierro como

aviones barcos o submarinos o a causa de la influencia las estructuras

geoloacutegicas formadas por minerales con inclusioacuten de diversas sustancias

ferromagneacuteticas como el hierro (Fe) el niacutequel (Ni) o el cobalto (Co) Es

posible detectar tales anomaliacuteas mediante los Sensores de Anomaliacuteas

Magneacuteticas (SAM) instrumentos mucho maacutes sensibles que la bruacutejula

disentildeados especialmente para detectar las pequentildeas alteraciones en la

distribucioacuten del campo magneacutetico terrestre (figura 69)

Figura 69 Sensor de anomaliacuteas magneacuteticas (magnetoacuteme-

tro de compuerta de flujo)

143

El funcionamiento de un SAM es diferente al de los detectores de

tuberiacuteas soterradas o a los usados en aeropuertos para descubrir armas u

otros objetos ocultos de metal Los SAM soacutelo son sensibles a las per-

turbaciones magneacuteticas causadas por la presencia de Fe Ni Co y sus

aleaciones o por oacutexidos u otros minerales que los contengan de he-

cho la primera aplicacioacuten praacutectica de un magnetoacutemetro de este tipo fue

la de localizar depoacutesitos minerales que tuvieran componentes ferro-

magneacuteticos El primer texto publicado sobre el tema ldquoExamen de ya-

cimientos de hierro mediante medidas magneacuteticasrdquo data de 1879

Hoy diacutea se siguen utilizando magnetoacutemetros en las prospecciones

geoloacutegicas Los maacutes sensibles son capaces de detectar variaciones de

01 nanotesla que representa soacutelo una diezmileacutesima parte de la intensi-

dad promedio del campo magneacutetico terrestre

Estos instrumentos reaccionan ante cualquier acumulacioacuten de mine-

ral ferroso con tal que no se encuentre muy alejada de la superficie

pero tambieacuten detectan cualquier otro objeto ferromagneacutetico cercano A

causa de la extrema sensibilidad para no alterar las lecturas los opera-

rios deben despojarse de todos los objetos que contengan materiales

ferromagneacuteticos tales como cuchillos hebillas gafas de armadura me-

taacutelica o llaveros Un magnetoacutemetro geoloacutegico es un instrumento pe-

quentildeo que consta de un detector y un registrador que se llevan a cues-

tas Es tiacutepico que el detector se coloque en una peacutertiga de 2 a 3 metros

de longitud con el fin de atenuar cualquier influencia proveniente del

operador (figura 610)

Otras posibles interferencias pueden ser causadas por construcciones

cercanas liacuteneas de ferrocarril autos y carretas o vigas de acero que se

encuentren soterradas como por ejemplo en los cimientos de un edifi-

cio Tambieacuten pueden alterar las lecturas del magnetoacutemetro las liacuteneas de

transmisioacuten eleacutectrica los transformadores de la red comercial e incluso

las variaciones propias del campo magneacutetico terrestre que siempre estaacute

sujeto a pequentildeas fluctuaciones

Las compantildeiacuteas de explotacioacuten de minerales tambieacuten suelen emplear

aviones para hacer la prospeccioacuten de rocas ferrosas aunque la detec-

cioacuten se basa en otros principios ya revisados en el capiacutetulo 4 al descri-

bir la deteccioacuten de metales (figura 611)

144

Figura 610 Prospeccioacuten de minerales ferrosos El mag-

netoacutemetro se encuentra en el extremo de la peacutertiga

Figura 611 Prospeccioacuten de minerales desde el aire

La uacuteltima novedad en la prospeccioacuten de minerales por medios elec-

tromagneacuteticos consiste en el uso de lsquodronesrsquo En la actualidad se en-

tiende por drone cualquier dispositivo aeacutereo controlado y no tripulado

(figura 612) Si en sus inicios los drones se utilizaron de manera ex-

clusiva para fines beacutelicos sus aplicaciones se han ido diversificando

cada vez maacutes Algunas compantildeiacuteas de prospeccioacuten mineral tienen en

sus planes inmediatos usar drones para levantar mapas del espectro

electromagneacutetico a diferentes frecuencias Seguacuten Peter LeCouffe 145

director de operaciones de la compantildeiacutea canadiense Harrier Aerial Sur-

veys los drones se usaraacuten para lsquohellipregistrar las diversas bandas del

espectro electromagneacutetico Diferentes minerales dejaraacuten huellas elec-

tromagneacuteticas disiacutemiles de manera que con un procesador podemos en

principio resolver la composicioacuten de esos mineralesrsquo

(httpwwwminingandexplorationcatechnologyarticledrones_are_re

ady_for_takeoff_in_the_mining_industry)

Figura 612 Drone utilizado en la actualidad en

la prospeccioacuten de minerales por medios no

magneacuteticos con una autonomiacutea de vuelo de 15

a 20 minutos

Conflictos beacutelicos

Durante la Segunda Guerra Mundial los diversos contendientes emplea-

ron magnetoacutemetros para descubrir los submarinos enemigos (figura

613) el instrumento era remolcado por un barco o se colocaba en una

aeronave el meacutetodo aeacutereo es el habitual en la actualidad dada la sensi-

bilidad de los magnetoacutemetros contemporaacuteneos Cualquier variacioacuten

brusca del campo magneacutetico en las cercaniacuteas del detector como por

ejemplo la que tiene lugar en el motor de arranque durante el encendi-

do de un vehiacuteculo proporcionaraacute una clara sentildeal Esta uacuteltima particula-

ridad ha sido empleada en los conflictos beacutelicos para detectar garajes o

cocheras militares camufladas

Para reducir la interferencia de los equipos eleacutectricos proveniente

del propio avioacuten el SAM se coloca en una proyeccioacuten externa o bota-

loacuten como el que se muestra en un avioacuten P-3C de la Lockheed (figura

614) en los helicoacutepteros el magnetoacutemetro se cuelga de un cable Lo 146

usual es antildeadir circuitos electroacutenicos para neutralizar el ruido magneacuteti-

co de interferencia proveniente de la aeronave Aun asiacute el submarino se

detectaraacute solo si se encuentra cerca de la superficie y no demasiado

lejos del medio aeacutereo empleado

Figura 613 Deteccioacuten magneacutetica de submarinos

Figura 614 Botaloacuten con el magnetoacutemetro en su interior

147

El alcance maacuteximo de deteccioacuten de unos 1200 m lo determina el

tamantildeo del submarino y la composicioacuten de su casco aunque tambieacuten

influye en el alcance la direccioacuten relativa del movimiento respecto al

campo magneacutetico terrestre tanto del avioacuten como del submarino Exis-

ten submarinos nucleares cuyo casco estaacute construido de titanio metal

no magneacutetico no obstante diversos instrumentos y equipos en su inte-

rior que incluyen las turbinas el reactor y los motores dieacutesel auxiliares

se construyen de aleaciones que contienen hierro y niacutequel haciendo

factible su deteccioacuten magneacutetica

El magnetoacutemetro que aparece en el esquema de la figura 69 deno-

minado lsquode compuerta de flujorsquo (fluxgate magnetometer) fue desarro-

llado en 1930 funciona energizando con corriente alterna dos bobinas

ideacutenticas en oposicioacuten de manera que la lectura del amperiacutemetro aco-

plado a la bobina secundaria se puede ajustar a cero en presencia del

campo terrestre Sin embargo cualquier perturbacioacuten magneacutetica poste-

rior causa un desequilibrio en la magnetizacioacuten de los nuacutecleos ferro-

magneacuteticos y en la corriente que atraviesa las bobinas apareciendo una

sentildeal detectable en el secundario

Un tipo de magnetoacutemetro maacutes reciente es el de precesioacuten de proto-

nes A pesar de que su nombre quizaacutes le sugiera al lector un teacutermino de

ciencia-ficcioacuten su funcionamiento es muy sencillo (aunque la fiacutesica del

fenoacutemeno no lo es) En este caso el enrollado se coloca alrededor de un

recipiente largo y estrecho con agua etanol o keroseacuten Al usar una

bateriacutea de corriente continua y desenergizar bruscamente el enrollado

en presencia del campo magneacutetico terrestre aparece una extracorriente

de ruptura que activa los momentos magneacuteticos de los protones en los

nuacutecleos atoacutemicos de la sustancia en cuestioacuten Se genera asiacute una peque-

ntildea sentildeal proporcional al campo terrestre que se puede amplificar y de-

tectar Un ejemplo de extracorriente de ruptura es la pequentildea chispa

que ocasionalmente se origina en un interruptor al desconectar un mo-

tor o una laacutempara de luz friacutea

En la actualidad existen magnetoacutemetros computarizados muy sensi-

bles que pueden detectar anomaliacuteas magneacuteticas terrestres desde los

sateacutelites en oacuterbita Magnetoacutemetros complejos se incluyen en naves

espaciales para estudiar el magnetismo del sol y otros planetas En julio

de 2007 se publicoacute el Mapa Mundial Digital de Anomaliacuteas Magneacuteticas

con datos recopilados durante un largo periacuteodo de tiempo Fue confec-

cionado usando sensores SAM de diversos tipos combinando determi-

naciones terrestres mariacutetimas y aeacutereas por viacutea sateacutelite (figura 615)

El mapa completo se puede descargar en

httpprojectsgtkfiexportsitesprojectsWDMAMprojectperugiaW

DMAM_102_2007_Edition_low_resolution_reduced1pdf

Figura 615 Seccioacuten Centroamericana y Caribentildea del Mapa Mundial

Digital de Anomaliacuteas Magneacuteticas

149

CAPIacuteTULO 7

TERAPIAS MAGNEacuteTICAS REALES E ILUSORIAS

Magnetostaacutetica y electromagnetismo

En la actualidad existen muchas terapias que aplican campos magneacuteti-

cos tanto estaacuteticos como electromagneacuteticos Algunas tienen base cien-

tiacutefica y son totalmente vaacutelidas como la diatermia que consiste en el

calentamiento local de los tejidos aplicando radiacioacuten de microondas

Otras no poseen valor alguno a la luz de los conocimientos cientiacuteficos

contemporaacuteneos sin embargo muchas personas alegan sentirse mejor

cuando se someten a ellas

Las terapias ilusorias aparentan causar beneficios por diversas razo-

nes Una de ellas es el efecto placebo descrito en el capiacutetulo siguiente

Otra razoacuten es que no toman en cuenta la evolucioacuten natural de los pade-

cimientos que pretenden curar Por ejemplo hay estadiacutesticas que mues-

tran que en casi el 90 de los casos de las dolencias relacionadas al

sistema osteo-mio-articular hay remisioacuten espontaacutenea de siacutentomas es

decir desaparecen o reducen su intensidad por siacute mismos lo cual hace

aparecer como eficaz cualquier tratamiento aplicado tanto si es con-

vencional como si pertenece al grupo de las llamadas medicinas ldquoalter-

nativasrdquo ldquonaturalesrdquo o ldquotradicionalesrdquo

Se dice que es necesario conocer el pasado para poder comprender

el presente y vislumbrar hacia doacutende iremos en el futuro Y la realidad

es que muchos supuestos tratamientos magneacuteticos ldquonovedososrdquo ade-

maacutes de carecer de fundamento cientiacutefico fueron ya ensayados y

desechados hace mucho Auacuten alcanzan categoriacutea de terapia en ciertos

ciacuterculos gracias a la ignorancia de practicantes y pacientes a la ilusoria

promesa de alivio efectivo con poco esfuerzo y sin riesgos para el 150

paciente y a la propaganda reiterada acerca de su supuesta efectividad

la mayoriacutea de las veces con fines estrictamente econoacutemicos

A veces se alega que tales terapias son beneacuteficas porque los imanes

son lsquonaturalesrsquo como si esto fuera un argumento de peso En realidad

los imanes que se encuentran en la vida diaria son todos sinteacuteticos di-

sentildeados para cada aplicacioacuten especiacutefica Poseen propiedades magneacuteti-

cas muy superiores a las de la magnetita natural que en la praacutectica soacutelo

ha quedado para curiosidad de museo o uso de laboratorio (ver tabla

23) Ademaacutes el naturismo no es ciencia sino una doctrina que predi-

ca el uso de productos naturales para prevenir o curar las enfermedades

Nadie ha demostrado que la medicina natural sea superior o siquiera

equivalente a la medicina convencional moderna excepto quizaacutes en

alguna contada excepcioacuten

No es raro que las supuestas terapias aparezcan de forma recurrente

Alcanzan un maacuteximo de popularidad se ponen de moda y muchos las

adoptan Al cabo de un corto tiempo surge el desencanto se comprueba

que no sirven para nada y desaparecenhellip aunque no totalmente para

reaparecer con fuerza al cabo de unos pocos antildeos renaciendo de sus

cenizas como el ave Feacutenix

El caso de las pulseras magneacuteticas del capiacutetulo 1 no es ni mucho

menos el uacutenico En la actualidad no resulta difiacutecil encontrar anuncios

promociones y artiacuteculos en revistas no especializadas o en la Internet

donde se ensalzan las virtudes de uno u otro tratamiento magneacutetico o de

radiaciones desconocidas para ser aplicadas tanto a personas como a

animales Los anuncios recomiendan bobinas para generar campos al-

ternos o imanes permanentes para magnetoterapia prometiendo al

comprador beneficios de todo tipo a un precio moacutedico Usualmente los

imanes se colocan en alguacuten soporte o aditamento adecuado como pulse-

ras vendas collares mantas e incluso camas

Estas promociones nunca aportan pruebas de sus afirmaciones citan

personajes inexistentes o fuera de contexto y ni siquiera emplean una

terminologiacutea veraz Lo usual es que utilicen teacuterminos cientiacuteficos pero

en forma incorrecta No obstante para el lector no entrenado estas

declaraciones suelen resultar bastante convincentes pues la terminolo-

giacutea cientiacutefica proporciona un manto de ciencia y veracidad a lo que

nada tiene de lo uno o de lo otro Tambieacuten pesa mucho en la balanza el

afaacuten del paciente de buscar solucioacuten a una dolencia que puede no ser

fatal pero siacute muy molesta recurrente y difiacutecil de aliviar 151

Por tanto iquestqueacute hay de cierto y queacute de falso en las terapias magneacuteti-

cas iquestQueacute se sabe en realidad y queacute resulta una pura especulacioacuten iquestEs

correcto incluir a todas bajo una misma denominacioacuten Es decir por

ser magneacuteticas o electromagneacuteticas iquesttodas sirven iquestNinguna sirve

iquestSon beneacuteficas o son dantildeinas iquestCoacutemo separar la ficcioacuten de la realidad

Campos magnetostaacutetico y electromagneacutetico Antes de proseguir resulta conveniente insistir en lo siguiente Existe

una diferencia esencial entre los campos magnetostaacuteticos asociados a

los imanes permanentes (o a una bobina con corriente continua) y los

campos electromagneacuteticos que se generan en una antena emisora o se

producen al hacer pasar una corriente alterna por el enrollado de una

bobina La diferencia consiste en que los campos magneacuteticos variables

en el tiempo siempre tienen asociado un campo eleacutectrico mientras que

los campos magneacuteticos estaacuteticos no estaacuten asociados a campo eleacutectrico

alguno

Los magnetoterapeutas usualmente desconocen lo anterior y no ha-

cen distincioacuten entre uno y otro cuando en realidad resulta imprescindi-

ble analizarlos por separado pues las propiedades son radicalmente

distintas En un caso solo actuacutea un campo el magneacutetico En el otro dos

campos con propiedades muy diferentes actuaraacuten a la vez sobre el suje-

to

Campo magneacutetico estaacutetico magnetoterapia El teacutermino proviene del ingleacutes magnetotherapy ldquoterapia con imanesrdquo

pero tambieacuten se aplica a los campos generados en bobinas con corriente

continua siempre y cuando la corriente no variacutee con el tiempo

Desde la antiguumledad se le han atribuido virtudes curativas a los ima-

nes Cuando se revisa la literatura surgen referencias anecdoacuteticas anti-

guas aunque difiacuteciles de verificar Asiacute se mencionan papiros de antes

de nuestra era donde aparece la receta de un unguumlento aplicable a heri-

das en la cabeza nombrando el hierro meteoacuterico que algunos interpre-

tan como el imaacuten natural magnetita Tambieacuten parece ser que griegos y

romanos atribuiacutean efectividad a los tratamientos magneacuteticos Seguacuten

algunas fuentes el griego Hipoacutecrates considerado el meacutedico maacutes

152

importante de la antiguumledad recomendaba ldquohellipsi la cavidad uterina no

retiene el semen viril toma plomo y saca de la piedra que atrae el hie-

rro un polvo fino envuelve todo en tela de lino humedecida con leche

de mujer y luego apliacutecalo como fomento contra la matrizrdquo Otras afir-

man que en los escritos del bioacutegrafo y ensayista griego Plutarco se pue-

de encontrar la desconcertante referencia de que un imaacuten permanente

pierde su fuerza si se le restriega con ajo Tambieacuten aparecen menciones

sobre las supuestas virtudes curativas de la magnetita en escritos persas

aacuterabes y bizantinos antiguos

En el siglo XVI el meacutedico filoacutesofo y alquimista suizo Theophrastus

Bombastus von Hohenheim (1493-1541) maacutes conocido como Paracel-

so utilizoacute imanes permanentes para tratar la epilepsia la diarrea y las

hemorragias procedimientos que posteriormente fueron encontrados

sin fundamento Consideraba que las enfermedades eran atraiacutedas hacia

el imaacuten de la misma forma que son atraiacutedos el acero y el hierro y que

uno de los polos era capaz de atraer y el otro de repeler los padecimien-

tos

Aunque los escritos de Paracelso conteniacutean elementos de magia la

oposicioacuten a los preceptos meacutedicos de su tiempo apoyados en purgas y

sanguijuelas para lsquoextraer los malos fluidos del cuerporsquo contribuyeron

al adelanto del pensamiento cientiacutefico de la eacutepoca Algunos de sus cri-

terios subsisten hasta hoy en forma de pseudociencia como por ejem-

plo la supuesta diferencia de aplicar un polo norte o un polo sur en

diferentes terapias magneacuteticas Paracelso tambieacuten es considerado pre-

cursor de otra pseudociencia la homeopatiacutea de Samuel Hahnemann

(1755-1843) pues muchos de sus remedios se cimentaban en la creen-

cia de que ldquolo similar cura lo similarrdquo Esta frase resume la lsquoley de lo

similaresrsquo uno de los nunca demostrados postulados de Hahnemann

(ver Rev Cub Fiacutesica vol 25 No 1 (2008) p 38-44 accesible en la

WEB)

En los siglos siguientes se multiplicaron en toda Europa partidarios

y detractores de las terapias magneacuteticas En 1641 el irlandeacutes Valentine

Greatrakes inspirado en un suentildeo se dedicoacute a prestar sus servicios

como sanador frotando las partes afectadas con una barra de hierro

magnetizada El eacutexito de sus tratamientos fue confirmado por personas

distinguidas y educadas de la eacutepoca pero las curas eran transitorias y

la cantidad de personas que veniacutean a consultarlo fue decreciendo gra-

dualmente hasta que se retiroacute Johan Baptiste van Helmont (1644)

intentoacute asociar el magnetismo a la miacutestica encontrando la oposicioacuten del

jesuita Adanasius Kircher quien consideraba las conjeturas supersticio-

sas como payasadas Es posible encontrar referencias del siglo XVIII

sobre la aplicacioacuten de los imanes permanentes a los dolores dentales y a

las histerias temblores y tortiacutecolis Tambieacuten se mencionan la mejora en

la regularidad de las menstruaciones y la atenuacioacuten de dolores en ge-

neral

Franz Anton Mesmer

La terapia magneacutetica con imanes permanentes alcanzoacute su mayor grado

de popularizacioacuten a finales del siglo XVIII en Francia con Franz Anton

Mesmer un meacutedico austriacuteaco precursor en los campos del psicoanaacutelisis

y del hipnotismo Mesmer habiacutea sido alumno de otro sacerdote jesuita

el padre Maximilian Hell quien realizaba ldquocuracionesrdquo a principios de

la deacutecada de 1770 aplicando a sus pacientes placas de acero magneti-

zado

En viacutesperas de la Revolucioacuten Francesa Mesmer inauguroacute en Pariacutes

un saloacuten de curaciones que atendiacutea a la nobleza e incluiacutea tratamientos

magneacuteticos Las curaciones se lograban tratando las ldquohellipdesviaciones

indeseables del magnetismo animal innato a los seres humanosrdquo Con el

tiempo Mesmer descubrioacute que obteniacutea los mismos resultados sin utili-

zar los imanes y postuloacute que el lsquomagnetismo animalrsquo inherente a todo

lo vivo era quien le permitiacutea corregir las anomaliacuteas del lsquoflujo magneacuteti-

corsquo en los enfermos

Uno de sus tratamientos consistiacutea en reunir a los pacientes en una

habitacioacuten oscura Vistiendo una tuacutenica dorada y una especie de varita

maacutegica en su mano los sentaba alrededor de una gran vasija que conte-

niacutea una disolucioacuten de productos quiacutemicos El magnetizador y sus ayu-

dantes todos varones miraban fijamente a los ojos de los pacientes les

hablaban y les frotaban diversas partes del cuerpo incluyendo los senos

de las mujeres mientras los pacientes se agarraban a unas barras de

hierro que sobresaliacutean de la disolucioacuten hasta que se alcanzaba un cierto

grado de exaltacioacuten De esta manera se curaban a diestra y siniestra

muchos aristoacutecratas principalmente mujeres joacutevenes

En 1785 cuatro antildeos antes del inicio de la Revolucioacuten Francesa los

principales meacutedicos de Pariacutes presionaron a Luis XVI para que tomara

154

cartas en el asunto quien hizo que la Academia Francesa de las Cien-

cias nombrara una comisioacuten para revisar los lsquotratamientosrsquo de Mesmer

La comisioacuten incluiacutea personalidades de renombre como el astroacutenomo

Jean Sylvain Bailly miembro de la Academia primer presidente de la

Asamblea Nacional durante la Revolucioacuten Francesa y posteriormente

Alcalde de Pariacutes el quiacutemico Antoine Lavoisier descubridor de la Ley

de Conservacioacuten de la Masa miembro de la Academia tambieacuten cono-

cido como el Padre de la Quiacutemica Moderna el meacutedico Joseph Ignace

Guillotin de sombriacutea celebridad hoy diacutea pero un meacutedico reconocido en

su eacutepoca y diputado a la Asamblea Nacional y Benjamiacuten Franklin

revolucionario norteamericano diplomaacutetico y experto en electricidad

inventor del pararrayos y los bifocales

La comisioacuten realizoacute lo que hoy se conoce como un elemental expe-

rimento de control aplicoacute el tratamiento magnetizador sin que los pa-

cientes lo supieran y no se produjeron las curaciones Se concluyoacute que

las curaciones si las habiacutea estaban solo en la mente de las personas que

las esperaban El informe elaborado desfavorable para las teoriacuteas de

Mesmer hizo que este perdiera raacutepidamente su prestigio y pasara el

resto de su vida en el olvido

La figura 71 muestra un dibujo de un perioacutedico parisino de la eacutepo-

ca Benjamiacuten Franklin aparece a la izquierda con los documentos que

declaran el magnetismo animal una farsa Arriba a la derecha Mesmer

con grandes orejas de burro es expulsado volando de la sala junto a su

seacutequito de asistentes Los maacutes maliciosos en Pariacutes acusaban a Mesmer

de ejecutar praacutecticas maacutegico-sexuales en su saloacuten de curaciones

Los reportes originales de las autoridades parisinas detallando las te-

rapias de Mesmer junto a muchas otras informaciones sobre falsos

expertos y tratamientos magneacuteticos aparecen en el libro de Charles

Mackay ldquoMemorias de Ilusiones Populares y la Locura de las Multitu-

desrdquo editado en 1841 Se encuentra accesible en

httpwwwfullbookscomMemoirs-of-Extraordinary-Popular-

Delusionsx3081html

155

Figura 71 Dibujo satiacuterico de un perioacutedico parisieacuten

de 1790 ridiculizando al magnetismo animal lsquoFran-

klin pone en fuga a los mesmeristasrsquo en lsquoEl magne-

tismo develadorsquo Biblioteca Nacional de Francia

Tractores de Perkins

Tambieacuten hacia finales del siglo XVIII el meacutedico Elisha Perkins de

Connecticut que alternaba el ejercicio de la medicina con el de comer-

cio de mulas recomendaba el uso de lsquotractores metaacutelicosrsquo para el tra-

tamiento de varias enfermedades en personas y caballos Los lsquotractoresrsquo

(punzones confeccionados de dos metales diferentes que en realidad no

teniacutean propiedades magneacuteticas) se utilizaban frotando suavemente el

aacuterea lesionada para ldquoextraer el fluido eleacutectrico nocivo que subyace en

la base del sufrimientordquo En 1776 justo al comienzo de la guerra de

independencia de Estados Unidos le habiacutea sido concedida una patente

bajo el tiacutetulo ldquoaparato metaacutelico de Perkins para la terapia del dolorrdquo

Algunos meacutedicos prominentes esceacutepticos de los resultados de Per-

kins repitieron sus experimentos utilizando piezas de madera talladas y

pintadas de forma que semejaran tractores Los resultados fueron exac-

tamente los mismos que los obtenidos con los tractores reales y fueron

publicados en el artiacuteculo ldquoDe la imaginacioacuten como causa y cura de

desoacuterdenes ejemplificada por tractores ficticiosrdquo En 1796 la Connec-

ticut Medical Society calificoacute a Perkins de farsante y lo expulsoacute de sus

filas por haber ldquorevivido las remanencias miserables del magnetismo

animalpredicando que el frotamiento curaraacute radicalmente los dolores

maacutes rebeldesrdquo Por regla general los periodistas no tardaban en satiri-

zar este tipo de fantasiacuteas terapeacuteuticas (figura 72)

Figura 72 Aplicacioacuten de los tractores de Perkins

Tomado de httpwwwhslvirginiaedu Publicado

por H Humphrey 27 St Jamess Street Londres

Nov 11 1801

Un artiacuteculo mucho maacutes reciente de EJ Engstrom publicado en el

Medizinhistorisches Journal 41(3-4) 2006 revela que entre 1780 y

1830 los meacutedicos de La Chariteacute uno de los principales hospitales de

Berliacuten realizaron ensayos cliacutenicos para comprobar la efectividad tera-

peacuteutica del magnetismo animal y mineral (la manera de designar en la

eacutepoca lo que hoy se conoce como magnetoterapia) Fundamentaacutendose

en los reportes meacutedicos e historias cliacutenicas Engstrom concluyoacute lo si-

guiente ldquoMientras que en 1790 la plausibilidad de las reivindicaciones

terapeacuteuticas del magnetismo animal demandaban la atencioacuten del cuerpo

meacutedico en 1830 las evidencias acumuladas sobre lo que se basaban

esas reivindicaciones habiacutean perdido su poder de persuasioacuten y fueron

relegadas al oscuro mundo de los farsantes y los charlatanesrdquo

157

Magnetoterapeutas contemporaacuteneos No obstante a pesar de la continuada descalificacioacuten de estos procedi-

mientos por parte de la comunidad cientiacutefica la terapia magneacutetica se

hizo bastante popular En los siglos siguientes devino en una forma de

curanderismo o charlataneriacutea distorsionada y muchas veces fraudulenta

A finales del siglo XIX era posible encontrar cataacutelogos de grandes tien-

das norteamericanas ofertando ropa y sombreros magneacuteticos (algunos

con maacutes de 700 imanes) para entrega por correo Los anuncios prome-

tiacutean que ldquohellipel magnetismo aplicado correctamente curaraacute cualquier

enfermedad curable independientemente de cuaacutel sea su causardquo (Ma-

cklis R Annals of Medicine 118(5) 376-383 1993)

Auacuten hoy diacutea es posible encontrar escritos donde se afirma que el

magnetismo es buenohellip praacutecticamente para todo Asiacute por ejemplo una

solicitud de patente de 1982 (S Maeshima Tokio) describe los benefi-

cios que proporciona el aparato disentildeado por eacutel como que es capaz de

ldquohellip conducir el magnetismo al cuerpo y con esto provocar una leve

estimulacioacuten de los nervios perifeacutericos y de las ceacutelulas tisulares Esto

debe aumentar la circulacioacuten de la sangre la excrecioacuten cutaacutenea y el

recambio efectos necesarios para la conservacioacuten de una buena salud

para la defensa contra las enfermedades y para la recuperacioacuten general

despueacutes de una severa enfermedadrdquo Aquiacute el engantildeo estaacute en la palabra

ldquodeberdquo es decir el solicitante supone que su invento es capaz de todo

lo que dicehellip que desde luego no puede demostrar

En el paacuterrafo anterior se pudiera escribir igualmente lsquodebersquo estimu-

lar los procesos que favorecen la formacioacuten de tumoreshelliprsquodebersquo esti-

mular la reproduccioacuten de las ceacutelulas cancerosas en fin lo que a usted

se le ocurra ya que no hay razoacuten alguna para que se estimulen uacutenica-

mente los procesos beneacuteficos para el organismo si es que efectivamen-

te se logra estimular alguno Lo uacutenico que ha cambiado en relacioacuten con

los escritos del siglo XVIII es la terminologiacutea utilizada maacutes acorde con

el estado actual de los conocimientos

El misticismo las exageraciones y las falsedades que acompantildearon

el uso del magnetismo en la medicina desde sus inicios de cierta forma

desestimularon por mucho tiempo el desarrollo de investigaciones cien-

tiacuteficas serias acerca de sus posibles efectos terapeacuteuticos Al avanzar el

siglo XX el intereacutes popular por la terapia magneacutetica habiacutea decaiacutedo y

158

hacia los antildeos 40 praacutecticamente no se publicaban artiacuteculos en las revis-

tas especializadas acerca de los efectos fisioloacutegicos de los campos

magnetostaacuteticos y electromagneacuteticos

Aunque actualmente es posible encontrar ofertas de imanes perma-

nentes en forma de diversos aditamentos terapeacuteuticos los estudios que

avalan la eficacia de esos tratamientos siguen sin aparecer Auacuten maacutes ni

siquiera hay indicios de cual pudiera ser el posible mecanismo de ac-

cioacuten de esos dispositivos Como el campo magneacutetico de los imanes no

variacutea con el tiempo no hay efectos eleacutectricos asociados ademaacutes la

intensidad de los campos aplicados es muy pequentildea para tener alguacuten

efecto directo sobre el organismo Analicemos pues brevemente las

propiedades reales de los campos magnetostaacuteticos

El campo magnetostaacutetico es conservativo Es conocido que un campo magnetostaacutetico no interacciona con las par-

tiacuteculas sin carga eleacutectrica Tampoco lo hace con las que tienen carga

eleacutectrica y estaacuten en reposo Solo puede hacerlo con las cargas o iones

en movimiento haciendo que su direccioacuten variacutee pero no su energiacutea

cineacutetica pues la fuerza de interaccioacuten es perpendicular al movimiento

en todo momento (en fiacutesica se resume esta propiedad diciendo que la

fuerza no hace trabajo)

Si se acerca un imaacuten al cuerpo humano puede que interaccione de

una manera diferente con los iones presentes en los tejidos haciendo

que su energiacutea potencial variacutee Pero al alejarlo la situacioacuten se revertiraacute

completamente Al regresar a la posicioacuten inicial el sistema tornaraacute

exactamente al estado energeacutetico que teniacutea en sus inicios sin que haya

ninguacuten cambio neto en la energiacutea (es por eso que el campo magnetostaacute-

tico es un campo conservativo la energiacutea del sistema se mantiene cons-

tante en un ciclo cerrado de movimiento) Luego no se puede conside-

rar que haya un traspaso de energiacutea del imaacuten al sujeto pues contradice

las leyes conocidas de la fiacutesica Si asiacute fuera los imanes se descargariacutean

como las bateriacuteas lo que no sucede (Los imanes de las bocinas de sus

equipos de audio y los de la puerta de su refrigerador no se lsquodescarganrsquo

nunca por mucho que trabajen)

Otro argumento contrario a la efectividad terapeacuteutica de los campos

magnetostaacuteticos es el siguiente los promotores de la aplicacioacuten de ven-

das magnetizadas para estimular los muacutesculos de los deportistas atribu-

yen los supuestos efectos a un incremento de la circulacioacuten local de la

sangre Sin embargo la evidencia cientiacutefica que apoya esta afirmacioacuten

es inexistente Vale la pena recordar que el flujo sanguiacuteneo depende de

factores tales como la diferencia de presioacuten en el sistema de vasos y de

sus diaacutemetros sometidos eacutestos a un fino control a traveacutes de mecanis-

mos muy complejos (hormonales nerviosos y sistemas locales de con-

trol) cuya influencia individual es muy difiacutecil de valorar

Ademaacutes todo intento de explicar un incremento en la circulacioacuten

mediante las fuerzas magneacuteticas que actuacutean sobre los iones cargados en

movimiento choca con la realidad de que esas fuerzas son demasiado

pequentildeas Se ha calculado que un imaacuten permanente tiacutepico capaz de

generar en la piel un campo magneacutetico de 25 mT origina un efecto en

los iones de la sangre millones de veces menor que el de la agitacioacuten

teacutermica que siempre se encuentra presente en cualquier objeto

Un argumento definitorio en contra de la supuesta estimulacioacuten local

de la circulacioacuten de la sangre es el siguiente los pacientes sometidos a

diagnoacutestico en equipos de resonancia magneacutetica se someten a campos

magneacuteticos de intensidad miles de veces mayores que el proporcionado

por cualquier imaacuten permanente Los estudios realizados sobre estos

pacientes nunca han mostrado efecto alguno en la circulacioacuten sanguiacute-

nea

Existen numerosas investigaciones que han fracasado en el empentildeo

de encontrar alguna relacioacuten entre la aplicacioacuten del campo magneacutetico y

la circulacioacuten de la sangre Tambieacuten se ha sentildealado que la sola presen-

cia de una venda alrededor de un muacutesculo sin ninguacuten aditamento mag-

netizante es suficiente para hacer variar su temperatura y ejercer un

efecto estimulante De manera que es posible afirmar sin lugar a dudas

que esa estimulacioacuten magneacutetica de la circulacioacuten no es maacutes que una

fantasiacutea ilusoria

Campo electromagneacutetico

Como se explicoacute en la seccioacuten anterior los campos magneacuteticos varia-

bles en el tiempo engendran campos eleacutectricos (y viceversa) de manera

que no es posible analizar los efectos magneacuteticos sin tomar en cuenta

los efectos eleacutectricos Ambos efectos estaraacuten siempre presentes en con-

junto en forma de radiacioacuten electromagneacutetica que se propaga en todas

direcciones a la velocidad de la luz

160

Descartando los rayos X analizados en el capiacutetulo 5 resulta uacutetil es-

tablecer una divisioacuten adicional entre los dos tipos de radiaciones maacutes

utilizadas en diversas terapias las microondas u ondas de radio de alta

frecuencia y los campos alternos de baja frecuencia

Microonda (300 MHz-3 GHz) El principal efecto de las microondas en los tejidos bioloacutegicos es la

generacioacuten de calor La diatermia se utiliza ampliamente para tratar el

dolor y la inflamacioacuten con irradiaciones de radiofrecuencias sobre la

zona afectada para elevar la temperatura La tendencia actual para tra-

tar algunos tipos de procesos inflamatorios es contraria se reduce la

temperatura con el objetivo de ralentizar o retardar las reacciones dantildei-

nas que tienen lugar en el proceso

Como la componente eleacutectrica de la radiacioacuten actuacutea directamente

sobre las cargas eleacutectricas puede inducir pequentildeas corrientes eleacutectricas

en los tejidos que generaraacuten calor por efecto Joule Tambieacuten habraacute otro

tipo de interaccioacuten la dieleacutectrica al inducir dipolos en las moleacuteculas no

polares o ejerciendo torques sobre las moleacuteculas polares Este meca-

nismo tambieacuten puede elevar la temperatura de los tejidos al incrementar

la agitacioacuten al nivel microscoacutepico pues la temperatura es justamente la

medida macroscoacutepica de esa agitacioacuten El proceso es enteramente simi-

lar al que tiene lugar en un horno de microondas

La induccioacuten generada por los campos eleacutectricos y el correspon-

diente calor disipado aumenta con la intensidad del campo aplicado y

con la rapidez de su variacioacuten en el tiempo Existe un rango bastante

amplio de frecuencias que producen estos efectos La frecuencia utili-

zada en la mayoriacutea de los equipos comerciales de microondas es de

unos 2 450 MHz regulada por convenios internacionales

Radiacioacuten de baja frecuencia

En la literatura meacutedica se denominan campos de baja frecuencia a los

de valor entre 20 y 100 Hz la frecuencia de la red comercial es 50 Hz

en Europa y 60 Hz en Ameacuterica Tambieacuten es usual encontrar campos

pulsantes que poseen una frecuencia algo mayor pero que no se apli-

can de forma continua sino por impulsos de corta duracioacuten Con ese

161

procedimiento se persigue el objetivo de dar tiempo a dispersar lo maacutes

posible el calor potencial generado por la radiacioacuten -si lo hubiere- ya

que en este caso no es el calor lo que interesa

Existe amplia evidencia de que la actividad eleacutectrica estaacute presente en

el cuerpo humano en todo momento Es posible medir los potenciales

causados por las corrientes en el corazoacuten (electrocardiograma) o en el

cerebro (electroencefalograma) Un hueso sometido a un esfuerzo me-

caacutenico tambieacuten puede generar diferencias de potencial (efecto piezo-

eleacutectrico) De manera que resulta muy racional suponer que la aplica-

cioacuten de una corriente eleacutectrica adecuada de baja intensidad podraacute afec-

tar los tejidos de alguna manera Esa corriente se puede aplicar direc-

tamente a traveacutes de contactos en la piel o indirectamente mediante un

campo electromagneacutetico de baja frecuencia que genera campos eleacutectri-

cos y corrientes en el interior del cuerpo La palabra lsquoadecuadarsquo es im-

portante los tejidos responden de muy diversa forma a diferentes sentildea-

les eleacutectricas en dependencia tanto del tejido particular considerado

como de la sentildeal aplicada Por tanto es imposible conocer de ante-

mano sin llevar a cabo ensayos cliacutenicos detallados si tal estiacutemulo seraacute

realmente beneacutefico o por el contrario dantildeino para el paciente Muchos

promotores de estos procedimientos simplemente no toman en cuenta

esta realidad

Breve historia de la terapia electromagneacutetica Las terapias electromagneacuteticas surgieron casi conjuntamente con el

inicio de las primeras redes eleacutectricas comerciales La figura 73 mues-

tra una paciente durante una aplicacioacuten del Theronoid producido en

Estados Unidos a partir de 1928 Consistiacutea en un enrollado toroidal de

alambre conductor de unos 50 cm de diaacutemetro con una caja adosada y

dos controles uno de apagadoencendido y otro de altabaja para regu-

lar la intensidad Disentildeado para aplicaciones caseras el paciente lo

conectaba a la corriente de su vivienda para autoaplicarse tratamientos

diarios de 3 a 5 minutos de duracioacuten Este no fue el primer dispositivo

con estas caracteriacutesticas pues con anterioridad se habiacutean patentado

otros similares para ser usados tanto en personas como animales hasta

en caballos La figura 74 se muestra una patente donde la bobina se

colocaba alrededor de todo el caballo parado en sus 4 patas

162

Figura 73 El Theronoid (Tomado de

httpwwwamericanartifactscomsmmaindexhtm)

Figura 74 Equipos para tratamientos electromagneacuteti-

cos Principios del siglo XX (Tomado de httpwww

americanartifactscomsmmaindexhtm)

Como casi siempre ocurre con estas terapias maravillosas los auto-

res afirmaban que el Theronoid podiacutea curar casi cualquier dolencia

desde el estrentildeimiento hasta la paraacutelisis En 1933 la Comisioacuten Federal

de Comercio de Estados Unidos prohibioacute la publicidad del Theronoid

como dispositivo terapeacuteutico por no encontrar que proporcionara bene-

ficio alguno a las personas (accesible en httpwwwamericanartifacts

comsmmaindexhtm)

En el presente existe una gran cantidad de literatura sobre el tema

Por ejemplo una revisioacuten del antildeo 2008 publicado por RHW Funk y

colaboradores del Instituto de Anatomiacutea de Dresden incluye alrededor

de 400 artiacuteculos dedicados al estudio de los efectos bioloacutegicos de la

radiacioacuten sobre ceacutelulas y tejidos El resumen no incluye otros muchos y

muy variados artiacuteculos que reportan los efectos de la radiacioacuten al apli-

carse directamente a las personas (a pesar de que quienes los aplican no

saben con certeza si los tratamientos seraacuten dantildeinos en alguacuten sentido o

no)

En las personas la radiacioacuten de baja frecuencia se ha aplicado al es-

tudio de los efectos en el aparato muacutesculo-esqueleacutetico en traumatolo-

giacutea reumatologiacutea y en enfermedades del aparato vascular La terapia

maacutes estudiada es la que se aplica a las fracturas oacuteseas tanto en personas 163

como animales Si bien el mecanismo no estaacute totalmente esclarecido

diversos autores reportan que la radiacioacuten estimula los procesos asocia-

dos a la formacioacuten del hueso y a la asimilacioacuten de implantes Se em-

plean frecuencias entre 20 y 100 Hz con intensidades del campo aplica-

do muy pequentildeas entre 05 y 8 mT y duracioacuten de hasta 30 minutos El

tratamiento puede prolongarse por diacuteas o meses aunque hay investiga-

dores que alegan que la regeneracioacuten del hueso pudiera ocurrir de ma-

nera indeseable Otros consideran que los beneficios no justifican su

relativamente alto uso cliacutenico en algunos lugares

En 1985 Watkins y otros reportaron que la aplicacioacuten a equinos de

campos electromagneacuteticos en defectos creados previamente mediante

cirugiacutea en la superficie del tendoacuten digital flexor causoacute un incremento

en la concentracioacuten de vasos sanguiacuteneos Pero la maduracioacuten del tejido

de reparacioacuten y la transformacioacuten del tipo de colaacutegeno (componentes

esenciales del proceso de recuperacioacuten del tendoacuten) fueron en realidad

retrasadas por el tratamiento

Un artiacuteculo muy documentado de EYS Chao y N Inoue basado

en ensayos con animales y publicado en 2003 titulado ldquoEstimulacioacuten

biofiacutesica de la reparacioacuten de huesos fracturados regeneracioacuten y remo-

delacioacutenrdquo concluye que ldquohellipsin conocer con precisioacuten el mecanismo

celular asociado a la respuesta de los tejidos a estas intervenciones

resultariacutea difiacutecil e inefectivo implementar una terapia apropiada acorde

a la prescripcioacuten cliacutenica precisardquo Maacutes adelante sentildeala ldquose requiere un

esfuerzo en este sentido para lograr la suficiencia en la aplicacioacuten cliacuteni-

cardquo

Al final de la publicacioacuten en un intercambio con los aacuterbitros los

propios autores advierten ldquohelliputilizar esta tecnologiacutea de forma indis-

criminada (sin prescripcioacuten y supervisioacuten apropiada) puede causar efec-

tos secundarios indeseados e incluso dantildeinosrdquo Un meta-anaacutelisis esta-

diacutestico posterior publicado en 2008 por Mollon et al reporta que en

ese momento auacuten existiacutea mucha incertidumbre acerca de la efectividad

de la estimulacioacuten electromagneacutetica cuando se aplica a las fracturas

Pero la radiacioacuten electromagneacutetica de baja frecuencia no solo se

aplica en los huesos Adicionalmente ha sido evaluada por diferentes

investigadores para el tratamiento de tejidos blandos tambieacuten en la

cabeza para supuestamente calmar los dolores o la ansiedad y en otras

partes del cuerpo con diversos fines Se fabrican equipos comerciales

en los que se puede introducir el torso completo de una persona (Figura

75)

Figura 75 Terapia con campos electromagneacuteticos de muy baja

frecuencia

En ciertos casos algunas investigaciones proporcionan evidencia de

que esta terapia pudiera ser de valor como en el caso de lesiones croacuteni-

cas y la regeneracioacuten neuronal Sin embargo otros no han podido en-

contrar ninguacuten efecto en la curacioacuten de los tejidos y es bastante usual

encontrar reportes contradictorios Quienes critican estas teacutecnicas ale-

gan que muchos de los experimentos que aparecen en la literatura han

sido mal disentildeados o no ha habido comparacioacuten con grupos de control

para confirmar los resultados Otros apuntan que los campos eleacutectricos

inducidos a tan bajas frecuencias son mucho menores a los que por

naturaleza existen en las membranas bioloacutegicas por lo que resulta muy

cuestionable la efectividad del tratamiento

A partir de los estudios realizados en ceacutelulas se ha estimado que la

intensidad de un campo magneacutetico de frecuencia industrial (50-60 Hz)

debe ser superior a 05 mT para inducir corrientes eleacutectricas de una

magnitud similar a las que se presentan de forma natural en el cuerpo

humano

En general aunque usualmente se reconoce la eficacia de algunos de

estos tratamientos tambieacuten existe el sentimiento bastante generalizado

entre la comunidad cientiacutefica de que auacuten queda mucho por estudiar para

lograr optimizar paraacutemetros tales como las caracteriacutesticas de la sentildeal

aplicada -intensidad frecuencia forma de la onda- el tiempo de aplica-

cioacuten y la duracioacuten del tratamiento A la par se necesitan estudios deta-

llados que permitan descartar la aparicioacuten de dantildeos colaterales

Reportes negativos

La radiacioacuten a baja frecuencia y baja intensidad no parece tener efectos

perjudiciales inmediatos pero siacute a largo plazo Un reporte bastante 165

completo de la Universidad de Washington en 2004 firmado por H Lai

y NP Singh indica que ldquohellip ratas expuestas a campos sinusoidales de

60 Hz por dos horas a intensidades de 01-05 mT mostraron incre-

mento de la rotura de cadenas simples y dobles de ADN en las ceacutelulas

del cerebrordquo y un artiacuteculo review de 2014 realizado por el Bioinitiative

Working Group de la Universidad de Washington reporta afectaciones

geneacuteticas en ceacutelulas expuestas a radiaciones de muy baja frecuencia en

el 83 de los casos

Estos resultados debieran indicarle a los terapeutas magneacuteticos con-

temporaacuteneos no aplicar a los sujetos campos de baja frecuencia de for-

ma recurrente al menos hasta tener mayor informacioacuten sobre el tema

Por una parte no hay beneficios demostrados mediante ensayos cliacutenicos

rigurosos y por la otra existe la posibilidad concreta de efectos perju-

diciales a largo plazo Aplicar estas radiaciones en la regioacuten abdominal

podriacutea acarrear afectaciones en el ADN de oacutevulos y espermatozoides

Como son entidades unicelulares se incrementariacutea asiacute la probabilidad

de que el paciente llegue a procrear fetos viables pero con alguna ano-

maliacutea geneacutetica que no seraacute detectada hasta mucho despueacutes

Otros lsquotratamientosrsquo son estafas bien organizadas En febrero de

2007 en una accioacuten combinada con Meacutexico y Canadaacute la Comisioacuten

Federal de Comercio de EEUU (Federal Trade Commision FTC)

presentoacute una demanda contra la empresa canadiense lsquoZoetron therapyrsquo

alegando la inefectividad de su terapia electromagneacutetica contra el caacuten-

cer La misma se basaba en la aplicacioacuten de campos magneacuteticos pulsan-

tes para eliminar las ceacutelulas cancerosas La Zoetron cobraba de 15 000

a 20 000 USD a los pacientes norteamericanos que despueacutes debiacutean

trasladarse por su cuenta a Meacutexico Durante la accioacuten combinada las

autoridades mexicanas clausuraron la cliacutenica en Tijuana donde se efec-

tuaban los tratamientos Finalmente la Zoetron llegoacute a un acuerdo con

la FTC en el que la empresa se comprometiacutea a no intentar nuevamente

un lsquonegociorsquo anaacutelogo a cuenta de la suspensioacuten de una multa de 7 650

000 USD basada esencialmente en su imposibilidad de cubrirla

En septiembre de 2013 la Food and Drug Administration (FDA) de

ese mismo paiacutes envioacute una carta de advertencia de delito a la empresa

israelita Curatronic Ltd por comercializar en los EEUU equipos gene-

radores de radiacioacuten electromagneacutetica capaces seguacuten sus promotores

de lsquoreeducarrsquo los muacutesculos para prevenir infartos incrementar la

166

circulacioacuten y retardar o prevenir la atrofia (Documento accesible en

httpwwwfdagovicecienforcementactionswarningletters2013ucm

335343htm)

Estos ejemplos indican que como regla cualquier supuesto tratamiento

electromagneacutetico se debe verificar a partir de la literatura cientiacutefica y

no soacutelo por lo que promueven los sitios comerciales

No obstante no todos los tratamientos propuestos en la literatura

son espurios Los hay efectivos o al menos reconocidos como tales

pero muy contados Un ejemplo es el siguiente la FDA aproboacute en

enero de 2013 un tratamiento dirigido a adultos con desordenes depre-

sivos que no alcanzan una mejoriacutea significativa con tratamientos con-

vencionales anti-depresivos La terapia emplea radiaciones electromag-

neacuteticas de baja frecuencia (1-10 kHz) (Documento accesible en

httpwwwaccessdatafdagovcdrh_docspdf12k122288pdf)

Nanomagnetismo y medicina

A principios de este siglo comenzaron a aparecer con cierta frecuencia

en las revistas cientiacuteficas especializadas artiacuteculos que relacionan la

nanotecnologiacutea con el magnetismo y la medicina A partir de ese mo-

mento la cantidad de artiacuteculos se ha ido incrementando en forma soste-

nida Una revisioacuten publicada en 2009 por Pankhust lista maacutes de 110

artiacuteculos que se pueden agrupar en diversas vertientes seguacuten el tema

especiacutefico a que estaacuten dedicados Ademaacutes de las nanopartiacuteculas mag-

neacuteticas que se emplean para realzar el contraste de las imaacutegenes de

resonancia magneacutetica se destacan las siguientes aplicaciones del

nanomagnetismo

1 Separacioacuten magneacutetica de ceacutelulas u otras entidades bioloacutegicas

2 Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

3 Meacutetodos de radiofrecuencia para desintegrar tumores por hiper-

termia

Separacioacuten magneacutetica Esta teacutecnica emplea nanopartiacuteculas compatibles con la entidad bioloacutegi-

ca deseada para lsquomarcarlasrsquo con alguna sustancia magneacutetica Tras ser

marcadas se separan de las restantes mediante alguacuten dispositivo de se-

paracioacuten magneacutetica Tal dispositivo puede ser algo tan sencillo como

un tubo de ensayo al cual se aplica un imaacuten permanente para causar la

segregacioacuten de las partiacuteculas magneacuteticas fuera del fluido portador Una

vez segregadas es faacutecil eliminar el resto del liacutequido Desde luego exis-

ten meacutetodos mucho maacutes raacutepidos y sofisticados

Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

La desventaja principal de la mayoriacutea de las quimioterapias es que no

son especiacuteficas El faacutermaco se aplica por viacutea intravenosa y se dispersa

en todo el organismo atacando tanto al tumor como a las ceacutelulas sanas

causando efectos secundarios indeseables Si los faacutermacos pudieran

colocarse en el lugar especiacutefico donde se necesitan se podriacutean utilizar

con mayor efectividad y con menos peligro de dantildear las ceacutelulas sanas

Asiacute seriacutea posible reducir tanto los efectos secundarios como la cantidad

empleada de medicamento

El procedimiento magneacutetico propuesto desde finales de los antildeos 70

para tratar tumores cancerosos consiste en unir alguacuten producto toacutexico

para las ceacutelulas (citotoacutexico) con una nanopartiacutecula magneacutetica biocom-

patible La partiacutecula resultante se mezcla con un liacutequido portador ade-

cuado que puede ser agua o alguacuten solvente orgaacutenico para formar un

ferrofluido con las partiacuteculas complejas en suspensioacuten en el liacutequido

Usualmente se antildeade alguacuten estabilizador como el aacutecido oleico o el aacuteci-

do ciacutetrico para prevenir la aglomeracioacuten de las partiacuteculas

El tratamiento consiste en inyectar el fluido en el sistema circulato-

rio a la vez que se aplica un campo magneacutetico externo en la regioacuten del

cuerpo donde se desea concentrar el citotoacutexico La intensidad del cam-

po debe variar fuertemente con la distancia pues la fuerza magneacutetica

actuando sobre las partiacuteculas no es proporcional a la intensidad del

campo externo sino a su gradiente es decir a cuaacuten raacutepido variacutea esa

intensidad con la distancia Una vez que el complejo citotoacutexico-

nanopartiacutecula se concentra en el tumor el primero se libera mediante

cambios en la actividad enzimaacutetica en la acidez (pH) o en la temperatu-

ra

Existen muchos factores que influyen en el resultado final del pro-

cedimiento entre ellos el flujo sanguiacuteneo la concentracioacuten del ferro-

fluido el grosor de los tejidos la distancia hasta el origen del campo

168

magneacutetico la reversibilidad del enlace citotoacutexico-nanopartiacutecula y el

volumen del tumor

Desintegracioacuten de tumores por calentamiento local (hipertermia)

Los primeros intentos datan de 1957 cuando Gilchrist y colaboradores

impregnaron tejidos con partiacuteculas de maghemita (γ-Fe2O3) de tamantildeo

entre 20 y 100 nm para luego exponerlos a radiaciones electromagneacuteti-

cas de frecuencia 12 MHz El procedimiento actual no ha variado mu-

cho Las partiacuteculas se conducen hasta el tumor de manera similar al

meacutetodo descrito anteriormente y se aplica radiacioacuten electromagneacutetica

externa de frecuencia adecuada para lograr el calentamiento de las par-

tiacuteculas y el incremento de la temperatura del tumor Si la temperatura

se logra mantener frac12 hora o maacutes por encima del umbral terapeacuteutico de

los 42 ordmC el tumor seraacute destruido

En la praacutectica este meacutetodo ha estado muy restringido porque resul-

ta difiacutecil no dantildear los tejidos sanos adyacentes durante el calentamiento

No obstante en 2007 se reportaron los primeros estudios cliacutenicos en

humanos en el hospital La Chariteacute de Berliacuten realizados en un grupo de

14 pacientes con caacutencer en el cerebro Las nanopartiacuteculas se inyectaron

directamente en el tumor y la radiacioacuten aplicada fue de 100 kHz (J

Neuro-Oncol 2007 81 53-60) El proceso se controloacute de manera con-

tinua mediante imaacutegenes por resonancia magneacutetica En junio de 2010

la compantildeiacutea alemana Mag Force Nanotechnologies AG recibioacute la apro-

bacioacuten para comercializar su terapia Nano Caacutencer que combina el uso

de nanopartiacuteculas de oacutexido de hierro con la aplicacioacuten de radiacioacuten de

alta frecuencia en pacientes con glioblastoma multiforme (GBM) el

tumor cerebral maacutes comuacuten y maligno que se conoce Los fabricantes

afirman que su teacutecnica afecta solamente al tumor y que los tejidos sanos

adyacentes no se afectan (httpwwwmagforcedeenglishproducts

nano-cancer-therapyhtml)

iquestTratamiento magneacutetico contra el dolor Tanto los campos electromagneacuteticos como los magnetostaacuteticos son

propuestos actualmente por muchos comerciantes como uacutetiles para

aliviar el dolor En particular la idea de que sea posible reducir el dolor

con solo aplicar sobre la parte afectada un imaacuten permanente sin utilizar

aparatos complejos ni ingerir medicamentos resulta muy seductora De

ser cierta resultariacutea ideal tendriacuteamos un meacutetodo que praacutecticamente no

causa molestias no produce efectos colaterales y no cuesta dinero si se

exceptuacutea la inversioacuten inicial (un imaacuten se puede adquirir incluso de la

bocina de un equipo de radio desechado de un disco duro dantildeado o de

la puerta de un refrigerador inservible) Por si esto fuera poco el trata-

miento mediante un agente intangible e invisible como el campo mag-

neacutetico posee un aura de misterio que para muchas personas presenta un

atractivo adicional

Sin embargo no se tiene idea del posible mecanismo mediante el

cual el campo magneacutetico ya bien sea estaacutetico o variable en el tiempo

pudiera producir estos efectos Si verdaderamente el campo magneacutetico

estaacutetico fuera efectivo para aliviar el dolor no se podriacutea considerar que

el efecto esteacute asociado a una disminucioacuten de la conductividad eleacutectrica

de los nervios Hay caacutelculos que demuestran que para disminuir la con-

ductividad nerviosa en 10 se necesitan campos miles de veces maacutes

intensos que los que proporciona el imaacuten permanente maacutes potente

A veces se afirma que la aplicacioacuten de imanes es efectiva para ali-

viar siacutentomas como dolores musculares en el cuello y los hombros

aunque otros les atribuyen maacutes bien un efecto psicoloacutegico que de otro

tipo sobre el paciente En el caso que la aplicacioacuten va acompantildeada de

masajes no se han encontrado diferencias decisivas entre el empleo del

masaje y el campo magneacutetico aplicado o sin eacutel Otros estudios han dado

por resultado que la aplicacioacuten de collares o almohadillas magneacuteticas

no tiene efecto alguno sobre estos dolores Algo similar ocurre con las

supuestas aplicaciones en veterinaria No se encuentran estudios debi-

damente comprobados que demuestren que la terapia magnetostaacutetica

sea uacutetil en el tratamiento de dolencias animales Una revisioacuten de revis-

tas meacutedicas y veterinarias de 1998 con 65 referencias no logroacute encon-

trar ninguna evidencia definitiva a favor de los campos magneacuteticos

estaacuteticos (Ramey DW 1998)

En cuanto a los campos electromagneacuteticos algunos estudios realiza-

dos sobre el efecto de los campos de baja frecuencia y baja intensidad

para aliviar el dolor han proporcionado resultados aparentemente satis-

factorios (por ejemplo ver Annals of Surgery March 2012 - Volume

255 - Issue 3 - p 457ndash467) Otras referencias indican que esta terapia

pudiera resultar uacutetil para aliviar el dolor en el tratamiento de la osteoar-

tritis de la rodilla y la cervical en dolores persistentes en el cuello y en

170

el tratamiento de mujeres con dolores croacutenicos en la pelvis Sin embar-

go en otros casos como el de la artritis en el hombro no se han obser-

vado mejoriacuteas Los tratamientos en animales parecen ser menos efecti-

vos que en las personas aunque no nulos

Una posible explicacioacuten (no demostrada) para este comportamiento

seriacutea considerar que el tratamiento electromagneacutetico es capaz de afectar

la produccioacuten de sustancias quiacutemicas endoacutegenas ie generadas por el

organismo capaces de regular la transmisioacuten del dolor A mediados de

la deacutecada de 1970 se demostroacute que muchas fibras que inhiben la trans-

misioacuten del dolor en la meacutedula espinal liberan un neurotransmisor de-

nominado encefalina y que algunas aacutereas del cerebro que procesan los

mensajes de dolor producen otras sustancias quiacutemicas inhibidoras lla-

madas endorfinas

Las investigaciones que se llevan a cabo en la actualidad en otros

campos sobre los mecanismos del dolor involucran gran cantidad de

ensayos cliacutenicos y miles de pacientes Por ejemplo se ha sugerido

cierta relacioacuten entre la acupuntura y la liberacioacuten de endorfinas en el

organismo y algunos neurofisioacutelogos opinan que las agujas podriacutean

desencadenar la liberacioacuten de estas sustancias -lo que tampoco ha sido

demostrado- Un meta-anaacutelisis estadiacutestico que resume los resultados

de muchos ensayos cliacutenicos previos titulado ldquoAcupuncture Treatment

for Pain Systematic Review of Randomised Clinical Trials with Acu-

puncture Placebo Acupuncture and No Acupuncture Groupsrdquo publi-

cado en el British Medical Journal (BMJ 2009 338 a3115) arrojoacute las

siguientes conclusiones en una poblacioacuten total de 3 025 sujetos al com-

parar los resultados de la acupuntura contra un placebo ldquohellipse encontroacute

un pequentildeo efecto analgeacutesico que aparentemente posee poca relevancia

cliacutenica y no puede ser claramente separado de la predisposicioacuten de los

practicantesrdquo -el meacutetodo doble ciego no se aplicoacute en ninguacuten caso- ldquoNo

estaacute claro si las agujas en los puntos de acupuntura o en cualquier sitio

reducen el dolor de manera independiente del impacto psicoloacutegico del

ritual del tratamientordquo

No fue posible encontrar estudios similares al anterior empleando

campos electromagneacuteticos en vez de agujas Por otra parte como se

dijo antes muchos ensayos cliacutenicos no toman en cuenta la remisioacuten

espontaacutenea de los siacutentomas que tiene lugar en muchas dolencias tam-

poco consideran el efecto placebo Este uacuteltimo consiste en que no po-

cas personas alegan sentir mejoriacutea cuando se someten a alguacuten proce-

dimiento ineficaz o se les suministra alguna sustancia inerte -el place-

bo- bajo la falsa pretensioacuten de ser un medicamento que aliviaraacute su do-

lencia (ver capiacutetulo 8)

iquestSon dantildeinos los campos magneacuteticos

Fuentes natural y artificial Vivimos sumergidos en un mar de ondas electromagneacuteticas de baja

intensidad que barren un amplio espectro de frecuencias Ondas de la

frecuencia de la red comercial de radio televisioacuten y microondas

atraviesan nuestros cuerpos continuamente todos los diacuteas y cada

segundo de cada diacutea mientras comemos dormimos nos bantildeamos o

nos sentamos frente al televisor Estas ondas son generadas por las

redes o tendidos eleacutectricos los radares las redes de comunicacioacuten de

todo tipo y algunos equipos industriales o del hogar como los televi-

sores los hornos de microondas las cocinas de induccioacuten y los teleacute-

fonos celulares Pero hay una gran diferencia entre los efectos causa-

dos por la radiacioacuten de alta intensidad y la de baja intensidad A partir

de cierta intensidad la radiacioacuten puede llegar a ser muy dantildeina por

debajo de cierto valor resulta totalmente inocua De aquiacute que cuando

se habla de los efectos de la radiacioacuten electromagneacutetica resulta indis-

pensable establecer con suma precisioacuten los liacutemites de intensidad y el

intervalo de frecuencias de que se habla

La radiacioacuten proveniente de fuentes naturales es de muy baja in-

tensidad mucho menor que la generada por las fuentes creadas por el

hombre En la superficie terrestre en el intervalo de 1 MHz a 10

GHz su intensidad es menor de 000001 wattm2 La proveniente de

fuentes artificiales se puede originar tanto en la comunidad como en

las viviendas o los puestos de trabajo

En la comunidad

La mayor parte de esta radiacioacuten se origina en las antenas emisoras de

radio TV y otros equipos de telecomunicaciones Su valor es en

promedio inferior a la que proviene de los aparatos de radio o televi-

sioacuten en el hogar Seguacuten estudios realizados los niveles promedio de

radiacioacuten en las grandes ciudades se situacutea en torno a los 000005

wm2 y solo 1 de la poblacioacuten se halla expuesto a intensidades 172

superiores a 01 wm2 Obviamente en las locaciones ubicadas en las

inmediaciones de transmisores de gran potencia o sistemas de radar

se pueden registrar niveles maacutes elevados

En las viviendas

Aquiacute las fuentes de radiacioacuten incluyen los hornos de microondas las

cocinas de induccioacuten los teleacutefonos moacuteviles y celulares los dispositi-

vos de alarma antirrobo y los televisores Los hornos de microondas

que en principio podriacutean originar niveles de radiofrecuencias muy

elevados estaacuten sujetos a normas estrictas que limitan las fugas de

radiacioacuten No ocurre asiacute con las cocinas de induccioacuten para las que no

existen normas internacionales a pesar de son capaces de dispersar

niveles importantes de radiacioacuten en todas direcciones Con la excep-

cioacuten de las cocinas de induccioacuten el nivel baacutesico de radiacioacuten de los

aparatos electrodomeacutesticos es bajo en general de unas cuantas dece-

nas de microwatt por metro cuadrado (μwm2)

Puesto de trabajo

Existen procesos industriales que utilizan radiacioacuten electromagneacutetica

de gran intensidad como por ejemplo los calentadores dieleacutectricos

empleados para laminacioacuten de maderas y sellado de plaacutesticos los

calentadores por corrientes de induccioacuten los hornos de microondas

para uso industrial los equipos de diatermia para tratar el dolor y los

aparatos de electrocirugiacutea para cortar y soldar tejidos Siempre existe

la posibilidad de que el personal que trabaja con esos sistemas sufra

una exposicioacuten excesiva especialmente en las actividades relaciona-

das con el calentamiento o sellado industrial mediante radiofrecuen-

cias o con el manejo de unidades de diatermia La intensidad de la

radiacioacuten en las proximidades del equipo utilizado puede ser superior

a varias decenas de wattm2

Efecto bioloacutegico

A diferencia de la radiacioacuten UV que causa la fotodegradacioacuten de la

piel o los rayos X y gamma capaces de ionizar aacutetomos y moleacuteculas

las microondas no causan ionizacioacuten Es por eso que durante mucho

tiempo ha existido la creencia de que solo son perjudiciales en inten-

sidades muy elevadas produciendo quemaduras cataratas o esterili-

dad temporal Sin embargo con la proliferacioacuten de dispositivos que al

funcionar generan este tipo de radiacioacuten cada diacutea hay maacutes personas

preocupadas por estudiar de manera rigurosa las posibles consecuen-

cias de una exposicioacuten prolongada a baja intensidad

Se produce un efecto bioloacutegico cuando la exposicioacuten a la radia-

cioacuten origina alguacuten cambio fisioloacutegico perceptible o detectable en

animales o vegetales El efecto puede ser perjudicial para la salud o

no Seraacute perjudicial cuando sobrepase la capacidad normal de com-

pensacioacuten del organismo y deacute origen a alguacuten proceso patoloacutegico

Aunque ocurra alguacuten efecto bioloacutegico este puede ser inocuo e inclu-

so beneacutefico Asiacute como se comentoacute anteriormente la produccioacuten de

vitamina D por el organismo en respuesta a la radiacioacuten solar en la

piel es provechosa Tambieacuten lo es el incremento del riego sanguiacuteneo

cutaacuteneo en respuesta a un ligero calentamiento producido por la luz

solar directa que proporciona una sensacioacuten caacutelida en un diacutea friacuteo Sin

embargo otros efectos como las quemaduras solares o la fotodegra-

dacioacuten y el caacutencer de piel resultan perjudiciales

Investigacioacuten cliacutenica

Se han realizado un gran nuacutemero de estudios acerca de la exposicioacuten de

las personas a la radiacioacuten electromagneacutetica Tratan principalmente

sobre la incidencia en el caacutencer de nintildeos y adultos ya que en ocasiones

algunos investigadores han encontrado correlaciones que sugieren un

incremento del riesgo de contraer leucemia en trabajadores expuestos a

niveles altos Sin embargo no se ha encontrado esta correlacioacuten en

estudios posteriores aunque los trabajadores hayan sido expuestos a

muy altos niveles de radiacioacuten y existen dudas de si los resultados an-

teriores se debiacutean efectivamente a los campos electromagneacuteticos o a

alguacuten otro agente como por ejemplo a la presencia de agentes quiacutemi-

cos tambieacuten relacionados con el trabajo de los obreros

Tampoco se han encontrado evidencias decisivas en investigaciones

epidemioloacutegicas realizadas en sectores residenciales para detectar la

posible influencia de los campos electromagneacuteticos en la incidencia de

caacutencer en los nintildeos Estas investigaciones son muy complejas Deben

tomar en cuenta paraacutemetros como la distancia de la vivienda hasta las

liacuteneas de alta tensioacuten y la presencia de otros emisores en las cercaniacuteas

incluyendo los equipos electrodomeacutesticos

La consecuencia maacutes importante de la exposicioacuten a la radiacioacuten

con frecuencias superiores a 1 MHz y menores de 10 GHz es el ca-

lentamiento que causa en los tejidos al desplazar iones y moleacuteculas a

traveacutes del medio que los rodea Incluso a niveles muy bajos de inten-

sidad la energiacutea de las radiofrecuencias produce pequentildeas cantidades

de calor que son absorbidas por los procesos termorreguladores nor-

males del organismo sin que el individuo lo perciba Si la fuente de

radiacioacuten es intensa y amplia puede hacer que aumente la temperatu-

ra del cuerpo el flujo sanguiacuteneo y la sudoracioacuten

Resultados experimentales muestran que la exposicioacuten a la radia-

cioacuten de intensidad que no llega a producir calentamiento puede alterar

la actividad eleacutectrica del cerebro en gatos y conejos al modificar la

movilidad de los iones Este efecto se ha verificado en tejidos y ceacutelu-

las aisladas Otros estudios sugieren que la accioacuten de la radiacioacuten

cambia el ritmo de proliferacioacuten de las ceacutelulas altera la actividad de

ciertas enzimas o afecta al ADN celular Sin embargo esos efectos no

estaacuten totalmente demostrados ni sus consecuencias para la salud

humana se conocen lo suficiente como para restringir por ese motivo

los liacutemites permisibles de exposicioacuten por debajo de los ya existentes

Un artiacuteculo resumen de la literatura publicado por DA McNamee y

colaboradores sobre los efectos cardiovasculares de los campos elec-

tromagneacuteticos de baja frecuencia en el International Archives of Occu-

pational and Environmental Health en 2009 concluye lo siguiente ldquoLos

efectos de la exposicioacuten a los campos electromagneacuteticos de frecuencia

extremadamente baja sobre los paraacutemetros cardiovasculareshellip estaacuten

indeterminadosrdquo

Estudios epidemioloacutegicos han analizado los valores de la radiacioacuten

en los lugares de trabajo y su efecto sobre las variaciones en la frecuen-

cia cardiacuteaca para tratar de predecir ciertas patologiacuteas cardiovasculares

Otros estudios de laboratorio se han enfocado en indicadores macrocir-

culatorios como la frecuencia del pulso variabilidad y presioacuten sanguiacute-

nea Sin embargo los intentos de reproducir los resultados de estos

estudios no han sido exitosos el disentildeo de los experimentos la pequentildea

cantidad de sujetos y las variables confusas han obstaculizado el pro-

greso hasta el momento

179

Teleacutefono celular y caacutencer

En 2009 el Instituto del Caacutencer de la Universidad de Pittsburg emitioacute

un comunicado alertando sobre los teleacutefonos celulares y su posible

relacioacuten con el caacutencer del cerebro Entre las 10 medidas propuestas la

principal aconseja evitar al maacuteximo su uso por los nintildeos quienes se

consideran especialmente vulnerables por poseer un cerebro en desarro-

llo auacuten no formado totalmente

Firmado por un Comiteacute Internacional de Expertos el comunicado no

afirma que existan evidencias categoacutericas de que los celulares son peli-

grosos para nintildeos o adultos sino que hay indicios que sugieren la con-

veniencia de limitar su uso hasta que se alcancen conclusiones definiti-

vas al respecto Otras recomendaciones del Comiteacute son alejar el celular

mientras se duerme (dirigido principalmente a las gestantes) no usarlo

en autobuses u otros lugares donde numerosas personas puedan ser

expuestas a las radiaciones y no entablar conversaciones prolongadas

Las recomendaciones son igualmente vaacutelidas para cualquier teleacutefono

moacutevil o inalaacutembrico Autoridades de la India Francia e Inglaterra tam-

bieacuten hicieron suyas la advertencia relativa a los nintildeos emitiendo alertas

al respecto

El tema de los celulares y el caacutencer ha sido muy debatido desde sus

mismos inicios pues aunque el celular transmite a muy baja intensidad

la cercaniacutea de la antena emisora a la cabeza hace que el usuario absorba

cantidades significativas de radiacioacuten en una regioacuten muy sensible de su

cuerpo

Ya en mayo de 1993 David Reynard de La Florida establecioacute una

demanda contra la NEC Corporation argumentando que el tumor cere-

bral de su esposa fue causado por las radiaciones de su celular El caso

fue desestimado en los tribunales por falta de evidencias En otro litigio

en el 2000 el doctor Chris Newman neuroacutelogo de Baltimore demandoacute

a varias compantildeiacuteas de teleacutefonos convencido de que su haacutebito de usar el

celular durante 9 antildeos causoacute el caacutencer en su cerebro Seguacuten los meacutedicos

de Newman el tumor se localizoacute ldquoen la posicioacuten anatoacutemica exacta don-

de la radiacioacuten del teleacutefono incidiacutea sobre su craacuteneordquo La demanda fue

finalmente rechazada por una corte de apelaciones en 2003 tambieacuten

por falta de evidencias

De las investigaciones publicadas sobre el tema la maacutes completa

aparecioacute en 2006 en el Journal of the National Cancer Institute de

Estados Unidos Se analizaron 420 000 usuarios daneses sin encontrar

un incremento del riesgo de caacutencer Miles de ellos habiacutean utilizado el

celular por maacutes de 10 antildeos Un estudio similar publicado ese antildeo en la

Universidad de Utah referido en este caso a varios miles de pacientes

con tumores en el cerebro aportoacute iguales resultados Otro estudio fran-

ceacutes de 2007 llegoacute a la misma conclusioacuten aunque en este caso se sentildealoacute

la ldquoposibilidad de un incremento de riesgo entre los usuarios maacutes adic-

tosrdquo pendiente de verificar en investigaciones posteriores Y en cuanto

a si es cierto o no que los nintildeos absorben maacutes radiacioacuten en el cerebro

que los adultos en un amplio resumen publicado en 2005 solo aparecen

3 investigaciones reportando una mayor absorcioacuten en cabezas peque-

ntildeas mientras que en otras 10 no se encontraron diferencias entre adul-

tos y nintildeos

De hecho hasta el momento el uacutenico problema de salud que puede

asociarse al uso de estos teleacutefonos es el incremento de accidentes de

traacutensito causados por la distraccioacuten de los choferes que los usan y con-

ducen a la vez No obstante hay quienes no se arriesgan y se atienen a

aquello de lsquomaacutes vale precaverrsquo Devra Lee Davis directora del Centro

de Oncologiacutea Ambiental de la Universidad de Pittsburg una de las

promotoras del alerta sobre los celulares y los nintildeos ha expresado su

punto de vista al respecto ldquoEl problema consiste en si usted desea o no

jugar a la ruleta rusa con su cerebro No seacute si los celulares son peligro-

sos Pero tampoco seacute que sean totalmente segurosrdquo

Normas de seguridad

Existen normas internacionales para garantizar que los equipos emiso-

res de radiofrecuencias no dantildeen a las personas y que su uso no interfie-

ra con el de otros equipos

La Comisioacuten Internacional de Proteccioacuten contra las Radiaciones No

Ionizantes (International Comission on Non Ionizing Radiation Protec-

tion ICNIRP) organizacioacuten no gubernamental reconocida por la Orga-

nizacioacuten Mundial de la Salud ha establecido liacutemites admisibles para la

exposicioacuten a campos de radiofrecuencias Las directrices de la ICNIRP

se prepararon sobre la base del examen colegiado de todas las publica-

ciones cientiacuteficas incluidas las relativas a los efectos teacutermicos y no

teacutermicos Las normas se cimentan en la evaluacioacuten de los efectos bioloacute-

gicos que tienen consecuencias demostradas para la salud y estaacuten suje-

tas a cambios a medida que avanza la investigacioacuten y el conocimiento

sobre estos temas Los niveles de radiacioacuten observados normalmente en

el entorno habitual se encuentran actualmente muy por debajo de los

liacutemites admisibles de radiacioacuten de la ICNIRP

Los niveles seguros de exposicioacuten a la radiacioacuten electromagneacutetica

tambieacuten se encuentran reglamentados por normas nacionales en la ma-

yoriacutea de los paiacuteses La profundidad de penetracioacuten de la radiacioacuten en el

tejido depende de la frecuencia y es mayor para las frecuencias maacutes

bajas por lo que los niveles de exposicioacuten permisibles variacutean mucho

con la frecuencia Para 50 y 60 Hz las recomendaciones a exposiciones

de corta duracioacuten variacutean entre 10-30 kVm para los campos eleacutectricos y

1-5 mT para los magneacuteticos Para exposiciones de larga duracioacuten (24

horas) los valores liacutemites permisibles son mucho menores de 5-10

kVm y 01- 05 mT (Documento NTP 234 del Instituto de Seguridad e

Higiene del Trabajo Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales Espantildea

en httpwwwmtasesinshtindexhtm)

Si la persona es sometida a valores muy intensos de radiacioacuten se

pueden producir dolores de cabeza naacuteuseas atontamiento y even-

tualmente un colapso circulatorio y la peacuterdida de la termorregulacioacuten

del cuerpo llegando a ser fatal en casos extremos

La absorcioacuten de energiacutea se determina como un coeficiente de ab-

sorcioacuten especiacutefica en una masa tisular especiacutefica se mide en watt por

kilogramo (wkg) Para que se produzcan efectos perjudiciales se

requiere un coeficiente de absorcioacuten igual o mayor a 4 wkg Esos

niveles de energiacutea se pueden encontrar a la distancia de algunas dece-

nas de metros de antenas potentes de frecuencia modulada pero que

usualmente estaacuten situadas en zonas inaccesibles en el extremo de

altas torres No obstante las personas que trabajan en los sectores de

la radiodifusioacuten transporte y comunicaciones pueden estar expuestas

a campos de intensidad elevada cuando realizan su actividad muy

cerca de antenas transmisoras y sistemas de radar

Un importante subgrupo de esos trabajadores es el personal mili-

tar En la mayoriacutea de los paiacuteses el uso para fines civiles y militares de

los campos de radiofrecuencias estaacute sujeto a normativas muy estric-

tas

Si la radiacioacuten no estaacute distribuida uniformemente en todo el cuer-

po puede ocasionar elevaciones locales de la temperatura Algunas

zonas como por ejemplo el cerebro son maacutes sensibles que otras El 178

aumento local de la temperatura en los tejidos cerebrales puede dar

origen a respuestas bioloacutegicas inapropiadas el calentamiento excesi-

vo del globo ocular puede llegar a causar la opacidad del cristalino

Cuando la frecuencia se encuentra por encima de 10 GHz la absor-

cioacuten de la radiacioacuten solo tiene lugar en la superficie de la piel y en la

coacuternea Para que la exposicioacuten a frecuencias de maacutes de 10 GHz pro-

duzca efectos perjudiciales para la salud como cataratas oculares y

quemaduras cutaacuteneas se requieren densidades de potencia superiores

a 1 000 wm2 Estas potencias no se presentan en la vida diaria y solo

tienen lugar en las inmediaciones de radares potentes Las normas

internacionales de seguridad prohiacuteben la presencia humana en esas

zonas

La radiacioacuten electromagneacutetica pulsante interacciona con los teji-

dos de forma algo diferente a la radiacioacuten continua Puede originar

sensaciones auditivas probablemente a causa de la raacutepida expansioacuten

termoelaacutestica del cerebro y a la creacioacuten de una onda de sonido den-

tro de la cabeza

La radiacioacuten de frecuencia inferior a 1 MHz induce principalmen-

te cargas y corrientes eleacutectricas que pueden estimular las ceacutelulas en

diversos tejidos nerviosos o musculares

Las corrientes eleacutectricas se encuentran presentes en el organismo

como parte normal de las reacciones quiacutemicas propias de la vida Si

los campos de radiofrecuencias inducen corrientes que excedan signi-

ficativamente ese nivel de base en el organismo es posible que se

produzcan efectos perjudiciales para la salud Se han propuesto diver-

sos mecanismos para explicar los posibles efectos de la radiacioacuten en

los tejidos pero hasta el momento esas propuestas no resisten el es-

crutinio cientiacutefico

179

CAPIacuteTULO 8

PLACEBO Y PSEUDOCIENCIA

Efecto placebo

El placebo es cualquier sustancia inerte que se utiliza en algunos ensa-

yos cliacutenicos en vez del medicamento o terapia activa Un grupo de pa-

cientes recibe la terapia y otro (grupo de control) recibe el placebo Es

un hecho ampliamente conocido que una cantidad significante de pa-

cientes del grupo de control alegaraacute sentirse mejor (efecto placebo)

Fue descubierto por el anestesioacutelogo norteamericano Henry Knowles

Beecher en 1955 quien al realizar un estudio en 1000 pacientes encon-

troacute mejoriacutea en 35 de los que recibieron el placebo El efecto contra-

rio el nocebo mucho menos estudiado que el placebo consiste en que

aunque el faacutermaco o procedimiento aplicado sea inerte o carezca de

efectividad hay casos donde se presentan consecuencias dantildeinas o des-

agradables muy reales a nivel bioquiacutemico fisioloacutegico emocional y

cognitivo

Seguacuten el Dr Morton Tavel de la Escuela de Medicina de la Univer-

sidad de Indiana en Indianaacutepolis ldquoEl efecto placebo se define como

cualquier mejora de los siacutentomas o indicios tras una intervencioacuten fiacutesi-

camente inerte Sus efectos son especialmente intensos en el alivio de

siacutentomas subjetivos tales como el dolor la fatiga y la depresioacuten Pre-

sente en un intervalo variable en todos los encuentros terapeacuteuticos se

intensifica por el contacto manual y una comunicacioacuten verbal cercana

entre quien aplica los cuidados y quien los recibe Asiacute puede usarse en

beneficio de los pacientes pero tambieacuten proporciona una viacutea ancha para

ldquosanadoresrdquo inescrupulosos de todo tipo (hellip) Mucho menos estudiado

el ldquoefecto nocebordquo define respuestas negativas a las intervenciones con

placebos Este uacuteltimo efecto puede llegar a ser muy intenso y posi-

blemente sea la causa de muchos trastornos a los que se atribuye un

origen psiacutequicordquo (The American Journal of Medicine (2014) 127 484-

488 Versioacuten en espantildeol en wwwgeocitieswsrationalisetica-

placebobueno-malo-feobueno-malo-feopdf )

Para evitar los posibles efectos de la sugestioacuten tanto del paciente

como de la persona que evaluacutea los resultados en la actualidad los ensa-

yos cliacutenicos rigurosos se realizan de forma aleatoria a la ciega o doble

ciegos La idea baacutesica es que los tratamientos son asignados al azar a

los sujetos de investigacioacuten con el fin de que los diferentes grupos sean

equivalentes desde el punto de vista estadiacutestico En un ensayo a la cie-

ga los pacientes no saben si han recibido el faacutermaco activo o el placebo

en un estudio doble ciego quienes aplican el tratamiento tampoco lo

saben En algunos casos se considera incluso el estudio triple ciego

donde ademaacutes el investigador o el estadiacutestico que analiza los datos no

sabe a cuaacutel grupo pertenece cada paciente

Resultados experimentales recientes sugieren que muchas terapias

que alegan ldquosanarrdquo o curar alguna dolencia aunque carecen de eviden-

cia cientiacutefica lo que hacen en realidad es activar en el cerebro procesos

quiacutemicos capaces de tranquilizar al paciente y sedar el dolor

De esa manera la supuesta lsquoterapiarsquo proporciona un alivio pasajero

al sujeto o quizaacutes una breve sensacioacuten de bienestar similar a la que

producen algunos faacutermacos El mecanismo no funciona de la misma

forma en todas las personas y desde luego esas terapias podraacuten aliviar

el dolor pero seraacuten incapaces de curar realmente la enfermedad Esto

uacuteltimo representa un grave riesgo para la salud del paciente cuando la

dolencia es progresiva y no es identificada a tiempo a causa de la iluso-

ria terapia

En 2005 la revista cientiacutefica The Journal of Neuroscience (vol 25

No 34) reportoacute un estudio realizado aplicando teacutecnicas de la reciente

tomografiacutea de emisioacuten de positrones (TEP) y de formacioacuten de imaacutegenes

por resonancia magneacutetica (IRM) de forma conjunta (figura 81) Se

analizoacute el cerebro de 14 hombres joacutevenes sanos a los que se les inyectoacute

en la mandiacutebula una disolucioacuten salina concentrada muy dolorosa Las

edades oscilaban entre 20 y 30 antildeos para descartar el posible efecto de

dolores croacutenicos trastornos del estado de aacutenimo o variaciones hormo-

nales que tambieacuten pueden afectar el sistema de endorfinas Estas sus-

tancias son generadas por el propio organismo en respuesta a determi-

nados estiacutemulos externos Son capaces de unirse a los denominados

receptores μ-opiaacuteceos en el cerebro ceacutelulas nerviosas especializadas en

transformar sentildeales fisicoquiacutemicas a impulsos eleacutectricos para anular la

transmisioacuten de las sentildeales de dolor La heroiacutena morfina metadona y

otros narcoacuteticos calman el dolor actuando de manera similar

Figura 81 Imaacutegenes combinadas de Resonancia Magneacutetica IRM +

Tomografiacutea de emisioacuten de positrones TEP En el idioma original DA-

Cing dorsal anterior cingulate RACing rostral anterior cingulate

MPFC medial prefrontal cortex DLPFC dorso lateral prefrontal cor-

tex Nacc nucleus accumbens Tha medial thalamus Amy right amig-

dala Ins insular cortex En el recuadro superior a la derecha se muestra

un mapa de la distribucioacuten de receptores μ-opiodes en el cerebro The

Journal of Neuroscience August 24 2005 25(34)7754 ndash7762

Durante el proceso los cerebros de los voluntarios fueron escaneados

usando la TEP que permite detectar la actividad de los μ-opioides en-

doacutegenos en el cerebro Esta teacutecnica utiliza pequentildeas dosis de carfenta-

nil un producto unido a un isoacutetopo de carbono radiactivo de corto pe-

riacuteodo de desintegracioacuten que al desintegrarse libera partiacuteculas subatoacutemi-

cas conocidas como positrones y rayos gamma Estos uacuteltimos se detec-

tan con un escaacutener y se registran digitalmente El carfentanil compite

con los μ-opioides para ocupar un lugar en los receptores de las ceacutelulas

nerviosas Mientras maacutes deacutebil sea la actividad del carfentanil y la co-

rrespondiente sentildeal positroacutenica en una regioacuten del cerebro mayor seraacute la

actividad de los μ-opiaacuteceos y viceversa lo que permite obtener la ima-

gen de lo que sucede en el cerebro

Una vez inyectada la disolucioacuten salina a los voluntarios se les su-

ministroacute cada 4 minutos una inyeccioacuten intravenosa de un supuesto cal-

mante -en realidad un placebo inerte- dicieacutendoles que podriacutea aliviarles

el dolor y se les pidioacute que cada 15 segundos calificaran la intensidad de

sus sensaciones dolorosas en una escala de 0 a 100 A continuacioacuten se

incrementoacute lentamente la concentracioacuten inyectada en la mandiacutebula con

el fin de mantener a los participantes con un mismo iacutendice de dolor

mientras el escaneo proseguiacutea

Todos los sujetos mostraron un aumento de la activacioacuten de su sis-

tema de endorfinas despueacutes de que se les administroacute el placebo La

cantidad de disolucioacuten salina adicional que se necesitoacute para mantener la

misma sensacioacuten de dolor fue en aumento indicando claramente una

reduccioacuten en la sensibilidad al dolor de la que el sujeto no teniacutea cono-

cimiento

Las imaacutegenes obtenidas por IMR del cerebro de los voluntarios se

compararon con sus sensaciones de dolor y con las imaacutegenes TEP lo-

graacutendose determinar con precisioacuten cuaacuteles fueron las regiones del cere-

bro que se activaron durante el experimento y en queacute momento lo hi-

cieron La figura 81 se compuso utilizando ambas teacutecnicas de escaneo

(IRM y TEP) la parte superior muestra la accioacuten de los μ-opioides

cuando los voluntarios experimentaban dolor mientras que en la infe-

rior aparece lo que ocurrioacute cuando pensaban que estaban recibiendo el

calmante (en realidad el placebo inerte) La actividad cerebral reflejoacute

perfectamente los cambios en la intensidad del dolor que los participan-

tes dijeron sentir

Estudios previos ya habiacutean demostrado que el cerebro reacciona li-

berando endorfinas cuando las personas reciben alguacuten tratamiento si-

mulado contra el dolor El fenoacutemeno (efecto placebo) es bien conocido

desde los antildeos 50 y es forzoso tomarlo en cuenta al realizar ensayos

183

cliacutenicos con nuevas terapias o medicamentos Sin embargo el estudio

realizado en Michigan es el primero en asociar el efecto placebo a un

mecanismo quiacutemico especiacutefico en el cerebro Y proporciona una posi-

ble explicacioacuten soacutelidamente argumentada a la pregunta de por queacute

tantas personas alegan recibir alivio de terapias y remedios que no apor-

tan alguacuten beneficio fiacutesico real ldquoHemos podido comprobar que el siste-

ma de endorfinas de los sujetos analizados se activoacute en las esferas del

cerebro relacionadas con el dolor y que ocurrioacute un aumento de la acti-

vidad cuando se les dijo que estaban recibiendo un supuesto calmante

Cuando eso ocurrioacute ellos dijeron sentir menos dolor La relacioacuten mente-

cuerpo es muy clarardquo (Zubieta et al 2005)

No todos mostraron similar sensibilidad al placebo Nueve de los

participantes fueron clasificados como de alta respuesta al placebo ya

que habiacutea maacutes de 20 de diferencia entre los resultados con y sin pla-

cebo en otras palabras el efecto placebo era fuerte Los otros cinco

fueron clasificados como de baja respuesta

Obviamente se necesitaraacuten muchos maacutes experimentos con diversas

condiciones y sujetos para tener una visioacuten completa del fenoacutemeno

Pero estos resultados indican de forma incontrovertible que la sugestioacuten

juega un papel primordial en las pseudoterapias que carecen de una

soacutelida base experimental El solo hecho de que el sujeto crea que se estaacute

aplicando una cura efectiva es suficiente para activar el mecanismo de

los μ-opioides y hacer que este se sienta mejor El experimento tambieacuten

explica por queacute estos procedimientos no funcionan de la misma manera

en todas las personas

Maacutes recientemente en octubre de 2009 la revista Science publicoacute

un reporte del departamento de Neurociencias de la Universidad Meacutedi-

ca de Hamburgo en el que describiacutea los resultados de un estudio me-

diante resonancia magneacutetica funcional de alta resolucioacuten (Figura 82)

Su objetivo era comprobar la hipoacutetesis de que las respuestas asociadas a

las estimulaciones dolorosas que afectan los niveles de oxiacutegeno en la

sangre de la meacutedula cervical humana se reducen con la aplicacioacuten de un

placebo Como resultado se encontroacute que el nivel de oxiacutegeno en la

sangre en el grupo de ensayo se redujo significativamente en compara-

cioacuten con el grupo de control Los autores consideran que este resultado

abre nuevas viacuteas para confirmar la efectividad de diferentes tratamien-

tos en diversos tipos de dolor incluyendo el croacutenico

184

Figura 82 Estudio del efecto placebo en imaacutegenes de

RMN de la espina dorsal (Science vol 326 p404 2009)

La cienciahellip y lo que no lo es

Los resultados cientiacuteficos no siempre son ciento por ciento co-

rrectos La ciencia avanza por aproximaciones a la realidad y la

gran mayoriacutea de las veces los resultados de cualquier investiga-

cioacuten son perfectibles En ocasiones ocurre que alguacuten experimen-

to realizado aparentemente con todas las exigencias del caso

proporciona resultados que no pueden ser reproducidos por otros

La mayoriacutea de las veces es porque se obvioacute algo que no se podiacutea

obviar Y en unos pocos casos se comete fraude a sabiendas No

son muchos pero los hay de todo hay en la vintildea del Sentildeor como

dice el dicho En cualquier caso el falso resultado se desecha y

el avance hacia nuevos conocimientos continuacutea sin mayores con-

tratiempos

En esta seccioacuten se analizan brevemente otros lsquoestudiosrsquo que

en realidad no corresponden a resultados cientiacuteficos No son

aproximaciones a la realidad pues se reducen a exponer afirma-

ciones ilusorias sin evidencias experimentales que las corrobo-

ren No es tarea de la ciencia demostrar que tales aseveraciones

son erroacuteneas La responsabilidad de mostrar evidencias corres-

ponde a quien propone lo novedoso no al resto del mundo como

a veces algunos ponentes piensan acerca de sus proposiciones

En la ciencia cada afirmacioacuten debe estar sustentada por la

evidencia experimental rigurosa las afirmaciones no basadas en

evidencias no pueden catalogarse como ciencia Cuando contra

viento y marea algunos tratan de dar explicacioacuten a proposiciones

no demostradas no es raro que a falta de explicacioacuten cientiacutefica

deriven hacia la preacutedica de alguacuten tipo de magia miacutestica a veces

disimulada a veces patente tratando de presentarla como cien-

cia Para ello mezclan palabras de la jerga cientiacutefica al azar sin

venir al caso inventadas a veces y sin un sentido concreto que

refleje la realidad de lo que se desea describir

Aseveraciones de este tipo son por ejemplo que las piraacutemi-

des concentran los campos magneacuteticos (aparecioacute en un perioacutedico

nacional en la paacutegina de informacioacuten meacutedica) que la cercaniacutea a

las redes eleacutectricas comerciales produce dolores de cabeza y que

si usted le coloca una antena a una piraacutemide y se mete dentro

recibiraacute una energiacutea beneficiosa del cosmos (ambas aseveracio-

nes publicadas nada menos que en revistas meacutedicas que preferi-

mos no citar)

Hay pseudociencias que se lsquomodernizanrsquo

Hoy diacutea en pleno siglo XXI es posible encontrar personas que sin ser

meacutedicos alegan haber descubierto lsquosistemas curativosrsquo y creado ins-

trumentos y softwares que permiten diagnosticar automaacuteticamente mu-

chas enfermedades pues las afirmaciones ilusorias usualmente se van

adaptando al avance de la ciencia aunque sin perder su caraacutecter fanta-

sioso

Tambieacuten se imparten cursos internacionales de unos pocos diacuteas de

duracioacuten en los que alguacuten lsquoinspiradorsquo garantiza que sin ser tener otros

conocimientos de medicina usted puede aprender a diagnosticar mu-

chas enfermedades utilizando esos instrumentos (iquestPara queacute entonces

hace falta un meacutedico o estudiar medicina varios antildeos) Estas asevera-

ciones constituyen una abierta incitacioacuten al intrusismo y a perjudicar a

los incautos mediante falsos diagnoacutesticos

A veces tanto los sistemas curativos como los instrumentos promo-

vidos no son maacutes que plagios de meacutetodos ya descalificados con anterio-

ridad Un ejemplo muy ilustrativo es el sistema de electrodiagnoacutestico de

Reinhold Voll un meacutedico alemaacuten que se dedicaba a la acupuntura en la

deacutecada de los 50 del siglo pasado En 1958 Voll combinoacute arbitraria-

mente la acupuntura con mediciones de la conductividad eleacutectrica en la

piel y supuestos lsquocanales energeacuteticosrsquo inexistentes para crear su primer

instrumento de diagnoacutestico el Dermatroacuten que se muestra en la figura

83(A) El instrumento incluiacutea una punta de prueba que se aplicaba en la

piel e indicadores de aguja -la tecnologiacutea accesible en la eacutepoca- para

medir corrientes y voltajes asociando ilusoriamente los resultados de

las mediciones en los puntos de acupuntura a diversas enfermedades

186

En la actualidad estaacute perfectamente claro que independientemente

de que no hay justificacioacuten para esos procedimientos el resultado de las

mediciones de Voll depende de factores totalmente ajenos a sus postu-

lados como por ejemplo la fuerza con que se aplica la punta de prueba

o el grado de humedad de la piel en el momento de la medicioacuten

Con posterioridad aparecieron muchos imitadores y equipos de todo

tipo En la figura 83 (B) se muestra uno de estos equipos adaptado a

las teacutecnicas modernas de medicioacuten Los antiguos indicadores de aguja

han sido sustituidos por una computadora y un software que supuesta-

mente diagnostica la enfermedad de forma automaacutetica A pesar de la

nueva indumentaria la falta de fundamento cientiacutefico es exactamente la

misma de hace casi 60 antildeos

Figura 83 Equipo de electrodiagnoacutestico de Voll (a) Mo-

delo original b) Modelo actualizado por alguno de sus

imitadores La ausencia de fundamento cientiacutefico es la

misma en ambos casos

Hace mucho que el meacutetodo de Voll fue declarado fraudulento en Es-

tados Unidos En un artiacuteculo que se puede consultar en

wwwquackwatchcom01QuackeryRelatedTopicselectrohtml

Stephen Barret (2012) expresa ldquoLos dispositivos descritos (hellip) se

usan para diagnosticar problemas de salud inexistentes seleccionar

tratamientos inapropiados y defraudar a las compantildeiacuteas de seguros Los

practicantes que los usan son o ilusorios o deshonestos o ambas cosas

Estos dispositivos debieran ser confiscados y los practicantes que los

usan llevados a juicio Si usted se encuentra con uno de estos dispositi-

vos por favor repoacutertelo al fiscal general del estado a cualquier buroacute de

licencias a la FDA la FTC el FBI el lsquoBetter Bussines Bureaursquo o cual-

quier compantildeiacutea de seguros a la cual el practicante enviacutee los reclamos

que involucran el uso de este dispositivordquo

Las afirmaciones que pretenden ser cientiacuteficas pero que no lo son

realmente ya que no se derivan de experimentos o ensayos cliacutenicos

rigurosos y no han sido sometidas a la criacutetica internacional se califican

en lo general como pseudociencia

En toda pseudociencia es usual encontrar una sutil apropiacioacuten de

teacuterminos cientiacuteficos conocidos que designan de forma tergiversada

supuestos objetos o fenoacutemenos cuya existencia ni siquiera estaacute compro-

bada De esa manera se trata de dar apariencia cientiacutefica a lo que no lo

es presentando las creencias como si fueran evidencias Algunos pien-

san que este comportamiento engantildeoso no siempre se hace a propoacutesito o

conscientemente sino por desconocimiento acerca de la ciencia y su

metodologiacutea Sin embargo resulta muy dudoso tal derroche de ingenui-

dad cuando la mayoriacutea de las veces la praacutectica de esta lsquoterapiarsquo estaacute

asociada a un obvio aacutenimo de lucro Otras veces aunque no hay benefi-

cios econoacutemicos inmediatos el objetivo principal es intentar ganar pres-

tigio y reconocimiento social a como deacute lugar y con muy poco esfuerzo

Resulta praacutecticamente imposible encontrar a un pseudocientiacutefico ba-

sando sus afirmaciones en una revisioacuten bibliograacutefica de artiacuteculos cientiacute-

ficos publicados en revistas arbitradas Y si hay referencias son de cliacute-

nicas privadas de dudosa reputacioacuten o de sitios maacutegicos y esoteacutericos en

la WEB no respaldados por institucioacuten alguna

Cuando esas nociones erroacuteneas se popularizan en determinados

ciacuterculos se crea una especie de subcultura marginal pseudocientiacutefica

que pretende ser ciencia sin aplicar sus meacutetodos Dentro de estos ciacutercu-

los se llevan a cabo lsquocongresos cientiacuteficosrsquo que de ciencia nada tienen

se organizan cursos de postgrado e incluso se otorgan tiacutetulos Se crea asiacute

una especie de comedia de absurdos que lo seriacutea realmente si todo el

asunto no concluyera en perjuicio de los pacientes

En la Internet suelen aparecer reportes de personas que alegan haber

recibido dantildeos por sustituir la medicina convencional por alguna terapia

alternativa no demostrada Y dado el caraacutecter marginal de estos proce-

dimientos es posible inferir razonablemente que la mayoriacutea de estos

dantildeos queden sin registrar pues las estadiacutesticas pseudocientiacuteficas sim-

plemente no existen

iquestQueacute es la pseudociencia

En el Oxford American Dictionary aparece una definicioacuten breve y pre-

cisa Pseudociencia es cualquier conjunto de conocimientos meacutetodos

creencias o praacutecticas que alegando ser cientiacuteficas en realidad no se

rigen por el meacutetodo cientiacutefico La figura 84 muestra el esquema baacutesico

del meacutetodo cientiacutefico en las ciencias naturales y otras afines Cuando se

tiene nocioacuten de un determinado fenoacutemeno (observacioacuten) usualmente se

establece una suposicioacuten razonada acerca de por queacute ocurre y cuaacuteles son

sus causas (hipoacutetesis) Es necesario entonces repetir el fenoacutemeno (o

parte de eacutel) controladamente (experimentacioacuten) con el fin de evitar la

interferencia de agentes ajenos que afecten lo que se desea estudiar y

asiacute poder obtener valores numeacutericos confiables y reproducibles

Figura 84 Esquema del meacutetodo cientiacutefico

El vocablo controladamente tiene importancia primordial Es nece-

sario controlar todos los factores que pueden afectar el resultado para

llegar a conocer si lo que se supuso inicialmente es cierto o no ya que

alguacuten otro factor no tomado en cuenta podriacutea ser el responsable del

resultado observado (Y no se obtendriacutea un resultado confiable del ex-

perimento en cuestioacuten) Por otra parte si los resultados de un experi-

mento no son reproducibles en otros laboratorios por otros operadores

y utilizando otro instrumental no se podraacute afirmar absolutamente nada

de los resultados obtenidos Significa que el resultado particular obteni-

do fue si no erroacuteneo cuando maacutes casual Es un indicio de que el expe-

rimento no fue controlado lo suficiente y hubo factores ajenos no iden-

tificados que afectaron el resultado

Una vez que se tiene el resultado de un experimento -que puede

confirmar o negar la hipoacutetesis- es necesario buscar alguna explicacioacuten

189

racional apoyada en los conocimientos previos que se poseen (teoriacutea)

Y cuando se posee una teoriacutea a partir de esta siempre es posible tratar

de predecir lo que ocurriraacute en alguna otra situacioacuten parecida e idear

alguacuten otro experimento que serviraacute de comprobacioacuten al anterior y tam-

bieacuten a la teoriacutea -de ahiacute la flecha curva en el esquema de la figura 84-

De esta manera se establece una interaccioacuten continua entre teoriacutea y

experimento que constituye sin lugar a dudas el nuacutecleo esencial y fuer-

za motriz del meacutetodo cientiacutefico

Asociada a esta interaccioacuten hay todo un proceso de divulgacioacuten in-

ternacional de resultados a traveacutes de publicaciones en revistas cientiacutefi-

cas arbitradas criacuteticas errores y rectificaciones Y puede ocurrir que

teoriacuteas muy bien establecidas deban ser reformadas al detectarse alguacuten

nuevo fenoacutemeno que la teoriacutea existente no es capaz de explicar satisfac-

toriamente

Cuando la teoriacutea se hace suficientemente amplia y soacutelida cuando es

capaz de dar explicacioacuten a gran cantidad de fenoacutemenos y relaciones de

causa-efecto y tambieacuten de rebatir racionalmente cualquier criacutetica se

llega a la ley Las leyes tampoco son eternas Muchas veces se hace

necesario generalizarlas para lograr explicar fenoacutemenos no detectados

hasta el momento Hay muchiacutesimas leyes fiacutesicas quiacutemicas bioloacutegicas y

tambieacuten econoacutemicas y de otras ciencias todas provienen del proceso

que se acaba de describir

En realidad la afirmacioacuten anterior no se ajusta estrictamente a la

verdad pues en algunas ciencias es materialmente imposible llevar a

cabo experimentos controlados en relacioacuten con un fenoacutemeno determi-

nado Asiacute ocurre por ejemplo en la arqueologiacutea la geologiacutea la astro-

nomiacutea y en las ciencias sociales cuyos meacutetodos de anaacutelisis e investiga-

cioacuten no se ajustan exactamente al esquema de la figura 84 No obstante

en esos casos la observacioacuten precisa y reproducible sustituye al expe-

rimento y las teoriacuteas solo se consideran vaacutelidas cuando

a) Son capaces de asociar racionalmente muchos hechos en aparien-

cia independientes y b) Logran predecir la existencia de relaciones y

fenoacutemenos no detectados hasta el momento

En el campo de la medicina el meacutetodo cientiacutefico y los experimentos

van de la mano de los ensayos cliacutenicos La Organizacioacuten Panamericana

de la Salud oficina regional de la Organizacioacuten Mundial de la Salud

publicoacute en 2010 la versioacuten en espantildeol del libro divulgativo de libre ac-

ceso en la WEB lsquoCoacutemo se prueban los tratamientosrsquo dirigido tanto a

pacientes como al personal de salud Escrito en lenguaje popular

describe en forma amena una serie de conceptos baacutesicos referentes a los

ensayos cliacutenicos junto a los requerimientos miacutenimos que se deben cum-

plir para realizar cualquier investigacioacuten en el campo de la medicina

mostrando numerosos ejemplos reales para ilustrar sus aseveraciones

En algunos paiacuteses de Latinoameacuterica se ha comenzado a considerar

con mayor detenimiento la promocioacuten de la cultura cientiacutefica entre la

poblacioacuten En 2012 las sociedades cubanas de Matemaacutetica y Compu-

tacioacuten Fiacutesica y Quiacutemica a las que despueacutes se sumaron la de Bioinge-

nieriacutea y la de Oncologiacutea Radioterapia y Medicina Nuclear emitieron

una declaracioacuten enfatizando la necesidad de promover el meacutetodo cientiacute-

fico En una de sus partes aparece

ldquoLas sociedades cientiacuteficas firmantes sostenemos que aunque toda

persona puede utilizar los medios que estime convenientes para mejo-

rar su salud y bienestar las instituciones oficiales soacutelo deberiacutean patro-

cinar financiar invertir recursos del estado o respaldar de cualquier

forma la reproduccioacuten a escala social de conocimientos conductas y

haacutebitos si y soacutelo si se hace evidente que estaacuten basados en el meacutetodo

cientiacuteficordquo

La declaracioacuten se encuentra accesible en wwwscquhcu~scq decla-

racion_metodo_cientificopdf Tambieacuten en httpscielosld

cuscielophpscript=sci_arttextamppid=S0864-4662013000100010

iquestCoacutemo funciona la pseudociencia

La pseudociencia se las arregla para evadir la parte esencial del meacutetodo

cientiacutefico pasando directamente de la hipoacutetesis a alguacuten punto medio

entre la teoriacutea y la ley obviando el experimento Las suposiciones de

alguacuten lsquoinspiradorsquo o lsquoiluminadorsquo y sus seguidores se convierten asiacute en

lsquoleyesrsquo sin pasar por el fino tamiz de la criacutetica internacional y la inter-

accioacuten teoriacutea-experimento Pero estas suposiciones al hacer abundante

uso de la terminologiacutea cientiacutefica en sus descripciones pueden engantildear

faacutecilmente a cualquiera no familiarizado con el quehacer cientiacutefico (fi-

gura 85)

En el terreno de la pseudociencia la experimentacioacuten casi siempre se

omite a lo maacutes tiene caraacutecter anecdoacutetico y se toma alguna hipoacutetesis

como una verdad absoluta que no admite dudas ni impugnaciones Mu-

chas veces el lsquoiluminadorsquo de turno es alguien que no posee entrena-

miento en la ciencia y ni siquiera conoce la existencia del meacutetodo cien-

tiacutefico Y es frecuente que tome las criacuteticas a lsquosursquo meacutetodo -cualquiera

que este sea- como un ataque personal Quienes los critican se convier-

ten asiacute en lsquoagentes de las transnacionalesrsquo que quieren impedir la difu-

sioacuten de lsquoun procedimiento efectivo y de bajo costo que sirva para ayu-

dar a las multitudes de necesitados en el tercer mundorsquo

Figura 85 Esquema de la deformacioacuten pseudocientiacutefica

Cuando la pseudociencia pertenece al campo de la medicina muchas

veces el predicador de la terapia ni siquiera es meacutedico -lo que no parece

amilanar a sus entusiastas seguidores- El autor ha tenido la oportunidad

de conocer o leer escritos de geoacutegrafos fiacutesicos quiacutemicos ingenieros

profesores de secundaria periodistas veterinarios enfermeros psicoacutelo-

gos y filoacutesofos que pretenden ser especialistas con capacidad de diag-

nosticar o ser catedraacuteticos de temas meacutedicos sin poseer el correspon-

diente tiacutetulo universitario que los faculte para ello

Otras veces se llevan a cabo unos pocos experimentos mal disentildeados

y se propone una teoriacutea desligada del experimento Y cuando hay resul-

tados experimentales aparentemente favorables no son reproducibles

Una caracteriacutestica adicional es que quienes favorecen las terapias no

demostradas en muy raras ocasiones mencionan el efecto placebo para

ellos simplemente no existe

Como el motor de avance de la ciencia es precisamente la prueba y

el error la criacutetica y la interaccioacuten teoriacutea-experimento la pseudociencia

no tiene forma de avanzar Sus leyes y teoriacuteas estaacuten siempre dadas de

una vez y para siempre La tabla 81 resume algunas caracteriacutesticas que

pueden ayudar al lector a distinguir la pseudociencia de una verdadera

proposicioacuten cientiacutefica

TABLA 81

Comparacioacuten entre ciencia y pseudociencia

Ciencia Pseudociencia

1

Incluye resultados favorables y desfavorables Analiza argumen-tos a favor y en contra Es esceacutepti-ca Duda continuamente de sus propios logros

Solo toma en cuenta los resultados favorables Cierra los ojos a la evidencia contraria Es creacutedula No duda

2 La criacutetica es su forma normal de progresar

Cuando se la criacutetica usualmente sus promotores lo asumen como un ataque personal

3 La mayoriacutea de las referencias provienen de revistas internacio-nales arbitradas bien reconocidas

No hay referencias o provienen de libros congresos o incluso de revistas usualmente del mismo ciacuterculo pseudocientiacutefico

4 Utiliza conceptos y magnitudes bien definidas para describir y analizar los fenoacutemenos

Usa sus propios vagos conceptos mezclaacutendolos con conceptos de la ciencia

5 Siempre hay resultados experi-mentales reproducibilidad y esta-diacutesticas

Se satisface con ejemplos anecdoacute-ticos aislados Si hay experimen-tos estaacuten mal disentildeados

6

Trata de encontrar mecanismos que expliquen los hechos basaacuten-dose en los experimentos y el conocimiento cientiacutefico anterior

No propone mecanismos Cuando lo hace no se basa en el conoci-miento cientiacutefico previo sino que los inventa de la nada

7 No depende para nada de la opi-nioacuten de ldquopersonalidadesrdquo

Busca la aprobacioacuten de ldquopersona-lidadesrdquo individuales casi siempre ajenas al campo especiacutefico de que se trate

8

Los conceptos cambian y mejoran para ajustarse a los nuevos avan-ces con la contribucioacuten de mu-chos

Defiende ideas preconcebidas e invariables usualmente ldquodescu-biertasrdquo por una sola persona a veces con trasfondo religioso

9 Raacutepida difusioacuten y aplicacioacuten ma-siva de los nuevos descubrimien-tos praacutecticos

Sus ideas no progresan porque ldquolas grandes compantildeiacuteas perderiacutean dinero si se aceptanrdquo

10 Siempre toma en cuenta el efecto placebo (terapias y medicamen-tos)

El efecto placebo nunca se men-ciona

Tomada de la Revista Elementos 69 31-35 2008

193

Existen tres razones fundamentales para denunciar y condenar

la pseudociencia

1 Es falsa Toda pseudociencia predica nociones contrarias a las esta-

blecidas soacutelidamente por la ciencia y que se imparten cotidianamen-

te en las aulas de cualquier universidad aunque se debe mencionar

que en la actualidad hay pseudociencias como la homeopatiacutea que

han logrado infiltrarse en cursos de verano y de postgrado en algu-

nas universidades puacuteblicas espantildeolas y de otros paiacuteses Esto incluso

a pesar de las reiteradas denuncias de muchos profesores que alegan

el predominio de criterios econoacutemicos sobre los acadeacutemicos y de

que en paiacuteses como los EEUU ya estaacute expresamente prohibida su

comercializacioacuten por carecer de evidencias cientiacuteficas

(httpswwwftcgovsystemfilesdocumentspublic_statements996

984p114505_otc_homeopathic_drug_enforcement_policy_statemen

tpdf)

2 Constituye una peacuterdida de tiempo esfuerzo recursos y algo similar

a lo que los economistas llaman ldquocosto de oportunidadrdquo Es decir no

solo se pierde lo dicho anteriormente tambieacuten se pierde lo que se

pudiera haber ganado de emplear esos recursos y esfuerzos en algo

verdaderamente productivo

3 Cuando la pseudociencia estaacute ligada a una falsa terapia el posible

perjuicio para el paciente siempre estaacute presente ya bien sea por cau-

sa directa o bien porque este no logre atender a tiempo su dolencia

al entretenerse con la ilusoria terapia sin someterse a un tratamiento

realmente eficaz Es posible encontrar muacuteltiples ejemplo de dantildeos

graves a pacientes en la prensa internacional

Pseudociencia magneacutetica contemporaacutenea

Los criterios acerca de que los campos magneacuteticos estaacuteticos producidos

por imanes permanentes incrementan la circulacioacuten reducen la infla-

macioacuten o el dolor y aceleran la cura de las lesiones son por lo general

simplistas e ingenuos y no estaacuten apoyados por el peso de la evidencia

experimental Por otra parte aunque real el efecto de los campos elec-

tromagneacuteticos de baja frecuencia sobre los tejidos es bastante complejo

Al parecer su efectividad variacutea apreciablemente de un tejido a otro

194

depende marcadamente de la intensidad y frecuencia de la sentildeal aplica-

da y tambieacuten del tiempo de tratamiento Ver por ejemplo el artiacuteculo

de revisioacuten de Funk et al 2009 con 400 referencias que no ofrece

conclusiones definitivas

A pesar de que la mayoriacutea de las investigaciones recientes negando

la efectividad de muchas de estas terapias son muy rigurosas auacuten es

posible encontrar cliacutenicas estatales donde se aplican imanes con relativa

frecuencia Y cuando usted trata de explicar a los promotores que ese

procedimiento es falso carece de fundamento cientiacutefico y es totalmente

inocuo la respuesta usual es que ldquoestaacute autorizadordquo sin otro argumento

cientiacutefico (Desde luego iquestQueacute van a argumentar)

Tambieacuten es posible encontrar afirmaciones engantildeosas en diversos

medios de comunicacioacuten Algunas maacutes que pseudociencia son timos

Por ejemplo referencias vagas acerca de la efectividad del tratamiento

propuesto ldquocientiacuteficos destacados concuerdan en que los imanes uni-

polares son superiores a los bipolaresrdquo En primer lugar los imanes

unipolares no existen Todo imaacuten tiene dos polos imposibles de sepa-

rar En segundo lugar nunca se especifica quieacutenes son los lsquocientiacuteficos

destacadosrsquo

Otra compantildeiacutea previene al consumidor acerca del abuso de la medi-

cina convencional y de que los imanes no producen efectos colaterales

pues son ldquotan naturales como la naturalezardquo lo cual puede ser cierto

Quizaacutes no produzcan efectos colateraleshellip ni tampoco el deseado efec-

to curativo Otras promociones afirman que en diversas universidades

se ha demostrado que los imanes permanentes incrementan el flujo

sanguiacuteneo lo cual es totalmente falso como se analizoacute anteriormente

Tambieacuten aparecen supuestas investigaciones favorables donde el efec-

to placebo ni siquiera se menciona

En los EEUU tanto los jueces como diferentes agencias del go-

bierno no dan respiro a los magnetoterapeutas El 7 de septiembre de

1999 la Comisioacuten Federal de Comercio (Federal Trade Commission

FTC) presentoacute una demanda contra la corporacioacuten iexclPain Stops Here

Inc por promover productos para magnetoterapia que incluiacutean agua

magnetizada de polo sur bipolar y colchonetas magneacuteticas Los promo-

tores alegaban que el campo magneacutetico penetra profundamente en la

piel para energizar y oxigenar la sangre y que el tratamiento mejoraba

una serie de dolencias en diversos oacuterganos La FTC calificoacute de falsas

las supuestas virtudes curativas y envioacute el asunto a los tribunales

(httpwwwftcgovos19999906painagrhtm)

El 8 de agosto de 2000 el Consumer Justice Center una entidad pri-

vada de defensa del consumidor en California entabloacute una demanda

contra la cadena de tiendas Florsheim y la tienda Shoe Emporium Es-

tas tiendas promoviacutean zapatos magneacuteticos que ldquocorregiacutean las deficien-

cias magneacuteticas mejoraban la circulacioacuten reduciacutean la fatiga en las

piernas y proveiacutean de un alivio natural para los dolores mejorando la

energiacuteardquo Unos pocos diacuteas despueacutes de presentada la demanda la Flors-

heim retiroacute los controvertidos anuncios

En septiembre de 2002 el Fiscal General de California entabloacute pleito

contra unos fabricantes de colchones magneacuteticos que supuestamente

beneficiaban unos 50 padecimientos diferentes Los precios de los col-

chones oscilaban entre 1 100 y 1 800 USD La demanda pediacutea multas

millonarias contra los 5 integrantes de la empresa European Health

Concepts Inc junto al reembolso del dinero a los consumidores

(httpcaagstatecausnewsalerts200202-105pdf) Algo similar ocu-

rrioacute con la Magnetic Therapeutic Technologies (httpwwwftcgovos

19999906magneticagrhtm)

Tambieacuten en 2002 en el mes de abril la FTC entabloacute una demanda

contra TechnoBrandsInc por razones similares en este caso la venta

de una coleccioacuten de imanes para combatir el dolor en cualquier lugar

del cuerpo

La prensa supuestamente formal tampoco escapa a los tentaacuteculos de

la pseudociencia Asiacute por ejemplo en abril de 2010 un perioacutedico local

publicoacute el artiacuteculo ldquoOndas Magneacuteticas y su Aplicacioacuten en la Medicinardquo

consistente en una mezcla de gran cantidad de afirmaciones pseudocien-

tiacuteficas junto a algunas gotas de realidad Alliacute se podiacutea leer entre otros

muchos absurdos que el magnetismo incrementa la circulacioacuten de la

sangre (a pesar de la evidencia contraria proporcionada por los miles de

pacientes sometidos diariamente a estudios de resonancia magneacutetica sin

efectos colaterales) y tambieacuten que las piraacutemides se construyeronhellip iexclpa-

ra aplicar campos magneacuteticos

Otra modalidad pseudocientiacutefica es afirmar todo lo contrario que la

radiacioacuten electromagneacutetica no es siempre beneacutefica sino dantildeina Se

exageran al maacuteximo los posibles efectos perniciosos de las radiaciones

generadas por las liacuteneas de transmisioacuten de alto voltaje u otros equipos

Una variante adicional es que existe mucha especulacioacuten acerca de

si los cambios que tienen lugar en el campo geomagneacutetico de nuestro

planeta asociados a las erupciones solares tambieacuten pueden afectar los

sistemas bioloacutegicos en la superficie terrestre Por el momento no hay

resultados definitivos Un reporte publicado en el Astronomical amp As-

trophysical Transactions vol 19 Issue 1 del 2000 bajo el tiacutetulo ldquoCon-

firmacioacuten experimental del efecto bioefectivo de las tormentas magneacute-

ticasrdquo fundamenta sus resultados en la aplicacioacuten del fraudulento elec-

trodiagnoacutestico de Voll ya mencionado lo que reduce a cero su valor

Se ha sugerido la posibilidad de que los protones de muy alta energiacutea

provenientes del Sol puedan causar dosis elevadas de radiacioacuten en los

aviones a grandes alturas sobre todo cuando pasan cerca del ciacuterculo

polar pero aparte de las especulaciones no fue posible encontrar repor-

tes experimentales concretos sobre el tema

En resumen la evidencia acumulada hasta el momento demuestra

que los campos magneacuteticos alternos de muy baja frecuencia pudieran

ser una herramienta uacutetil en el tratamiento terapeacuteutico de diversas afec-

ciones siempre que se demuestre que proporcionan maacutes beneficio que

dantildeos Seraacute necesario tomar en cuenta en cada caso particular la fre-

cuencia e intensidad de la sentildeal aplicada y la duracioacuten del tratamiento

ya que pueden ser factores muy importantes que hay que controlar para

garantizar la efectividad en uno u otro sentido

No puede decirse lo mismo de la aplicacioacuten de campos estaacuteticos

mediante imanes permanentes o bobinas de corriente continua En la

medida en que avanza la investigacioacuten cientiacutefica en cualquier rama de

la ciencia van apareciendo evidencias cada vez maacutes contundentes acer-

ca de las propiedades del fenoacutemeno estudiado que a su vez dan origen

a nuevas interrogantes Sin embargo en lo que se refiere a la aplicacioacuten

terapeacuteutica de los imanes permanentes la evidencia no ha aparecido

auacuten todo estaacute exactamente igual a pesar de los miles y miles de ensa-

yos y los cientos de antildeos transcurridos desde los tiempos de Elisha

Perkins y Franz Anton Mesmer

197

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En la actualidad en la prensa internet y otros medios de comunicacioacuten proliferan afirmaciones sobre los campos magneacuteticos y electromagneacuteticos que carecen de fundamento cientiacutefico muchas de las cuales con argumentos que no se ajustan a la realidad soacutelo se proponen publicitar y vender artiacuteculos supuestamente curativos Es de lamentar que muchas de esas falsedades sean recogidas y repetidas por otros como si fueran veriacutedicas y se lleven a la praacutectica sin que existan fundamentos para ese proceder excepto la falta de conocimientos sobre el magnetismo

En este libro se pretende mostrara queacute es realmente el magnetismo y que hay de cierto ndash y queacute de falso ndash en un cuacutemulo de proposiciones divulgadas en su nombre Ademaacutes de presentar las bases reales de los fenoacutemenos magneacuteticos maacutes importantes se citan referencias que demuestran que muchas de las supuestas ldquomaravillasrdquo magneacuteticas que algunos promocionan han sido incluso sancionadas en los tribunales por fraude y engantildeo al consumidor Asimismo junto con los fundamentos baacutesicos y el origen de las propiedades magneacuteticas se exponen aplicaciones disiacutemiles del magnetismo

Sin apartarse un aacutepice de rigor cientiacutefico necesario en la exposicioacuten del texto se ha evitado al maacuteximo el uso de vocabulario teacutecnico y expresiones analiacuteticas con el objetivo de hacerlo entendible al lector que no posea un dominio superior de la fiacutesica y la matemaacutetica Cada afirmacioacuten estaacute debidamente sustentada por imaacutegenes resuacutemenes y artiacuteculos la mayoriacutea publicados en revistas cientiacuteficas prestigiosas

EDITORIAL CIENTIacuteFICO-TEacuteCNICA

• Magnetismo cotidiano oriacutegenes y aplicaciones
• • Impreso 1
  • Impreso 2
  • Impreso 3
  • Impreso 4
  • Impreso 5
  • Impreso 6
  • Impreso 7
  • Impreso 8
  • Impreso 9
  • • contratapa

Versioacuten pdf

MAGNETISMO

COTIDIANO

O R Iacute G E N E S

Y APLICACIONES

ARNALDO GONZAacuteLEZ ARIAS (La Habana 1946) Doctor en Ciencias

Fiacutesicas y profesor de la Universidad de La Habana desde 1972 hasta

2012 cuando se jubiloacute En ese lapso fue profesor de diferentes facul-

tades tutor de diplomas y un doctorado e impartioacute conferencias de

temas de magnetismo y teacutecnicas termoanaliacuteticas en varios centros de

investigacioacuten y universidades nacionales y extranjeras Durante cinco

antildeos se desempentildeoacute como editor informaacutetico de la Revista Cubana de

Fiacutesica Ha obtenido tres premios o menciones en concursos naciona-

les de periodismo cientiacutefico y divulgacioacuten cientiacutefica publicando maacutes

de sesenta artiacuteculos en revistas cientiacuteficas arbitradas y un centenar de

artiacuteculos de divulgacioacuten cientiacutefica en medios de prensa nacionales y

extranjeros Tiene a su haber los tiacutetulos siguientes Errores y medi-

ciones (Ed Ciencia y Teacutecnica La Habana 1984) Anaacutelisis Teacutermico

Diferencial y otras Teacutecnicas Termoanaliacuteticas (E Ciencia y Teacutecnica

La Habana 1986) Teacutecnicas Experimentales del Magnetismo (coautor

Ed Mined 1986) iquestQueacute es el magnetismo (Ediciones Universidad de

Salamanca Espantildea 2001) Fiacutesica para geografiacutea (soporte magneacutetico

Facultad de formacioacuten de profesores para la ensentildeanza media supe-

rior La Habana 2003) Introduccioacuten a las Teacutecnicas Termoanaliacuteticas

(coautor Ediciones Universidad de Valladolid 2014) y Un Paseo por

la Ciencia y la Tecnologiacutea (Ed Cientiacutefico Teacutecnica La Habana 2016)

Arnaldo Gonzaacutelez Arias

EDITORIAL CIENTIacuteFICO-TEacuteCNICA LA HABANA 2018

MAGNETISMO C O T I D I A N O

O R Iacute G E N E S Y APLICACIONES

Edicioacuten y correccioacuten Sergio Bello Canto

Disentildeo de cubierta Carlos Javier Soliacutes Meacutendez

Disentildeo interior Maikel Martiacutenez Pupo

Realizacioacuten de ilustraciones Yuleidis Fernaacutendez Lago

Composicioacuten digitalizada Madeline Martiacute del Sol

copy Arnaldo Gonzaacutelez Arias 2018

copy Sobre la presente edicioacuten

Editorial Cientiacutefico-Teacutecnica 2018

ISBN 978-959-05-1104-2

INSTITUTO CUBANO DEL LIBRO

Editorial Cientiacutefico-Teacutecnica

Calle 14 no 4104 e41 y 43 Playa La Habana Cuba

editorialmilcubartecubcu

ediciones caribe

UEB Graacutefica Haydeeacute Santamariacutea

3000 ejemplares

Febrero - 2019

Agradecimientos

El autor desea expresar su reconocimiento a los siguientes profeso-

res que amablemente consintieron en revisar y criticar el manuscri-

to original contribuyendo en gran medida a enriquecer su conteni-

do

Joseacute A Fernaacutendez Sacasas MsC Especialista de II grado de Me-

dicina Interna Profesor Titular y Profesor Consultante de la Uni-

versidad de Ciencias Meacutedicas de La Habana

Alberto Juan Dorta Contreras Dr en Ciencias Profesor e Investi-

gador Titular Laboratorio Central de Liacutequido Cefalorraquiacutedeo

(LABCEL) Universidad de Ciencias Meacutedicas de La Habana

Manuel de Jesuacutes Antoacuten Lolo Fiacutesico Investigador y Profesor Con-

sultante del Instituto de Ciencias Baacutesicas y Precliacutenicas ldquoVictoria de

Giroacutenrdquo Universidad Meacutedica de La Habana

Joseacute Ignacio Iacutentildeiguez de la Torre y Bayo MS y PhD Catedraacutetico de

Electromagnetismo de la Universidad de Salamanca Director del

Programa de Becas Predoctorales de Formacioacuten de Personal Inves-

tigador (FPI) del Ministerio de Ciencia y Tecnologiacutea Presidente

del Comiteacute de Expertos Externos del Programa de Evaluacioacuten de

Calidad en las universidades de Cantabria Sevilla y Caacutediz

Un agradecimiento especial a la Dra Nuvia Peacuterez Cruz especialis-

ta de 2do grado en Farmacologiacutea Cliacutenica de la Universidad Meacutedica

de La Habana Facultad Dr Salvador Allende por su inesperada ndash

aunque no menos valiosandash contribucioacuten

V

IacuteNDICE

Agradecimientos V

Introduccioacuten 1

Ciencia y falsa ciencia 3

Leyes y teoriacuteas 4

Algo para recordar 7

Capiacutetulo 1 Magnetismo lsquomisteriosorsquo 7

Engantildeo de las pulseras

iquestQueacute seraacute una lsquofrecuencia en siacutersquo

Asesino invisible

Magnetismo terrestre y campo magneacutetico

A los polos magneacuteticos les gusta el movimiento

Magnetosfera y el viento solar

Magnetismo planetario y solar

Teoriacutea del dinamo autosustentable

Capiacutetulo 2 Campo magneacutetico 33

Magnetismo microscoacutepico

Diamagnetismo

Paramagnetismo

Magnetismo macroscoacutepico

Paramagnetismo y bajas temperaturas

Ferromagnetismo

Materiales lsquodurosrsquo y lsquoblandosrsquo

Temperatura de Curie

Magnetismo en los organismos vivos

Otros ejemplos

Magnetizacioacuten teacutecnica

Grabacioacuten magneacutetica

Apeacutendice

Capiacutetulo 3 Corriente eleacutectrica 59

Carga eleacutectrica

Campo eleacutectrico

Conductor y dieleacutectrico

Interaccioacuten con un campo externo

Sustancias polares y no polares

Liacutequido y gas polares

Solvatacioacuten

Soacutelido polar

Sustancias no polares

Corriente continua y fuerza electromotriz

Pila y bateriacutea

Generador electrostaacutetico

Celda solar

Termoelectricidad

Piezoelectricidad

Circuitos de corriente continua

Superconductividad

Corriente alterna

Capiacutetulo 4 Interacciones electromagneacuteticas y ondas de radio 79

Magnetismo y corrientes eleacutectricas

Dinamo

Transformador e inductor

Radiacioacuten electromagneacutetica

Generacioacuten de campos electromagneacuteticos

Espectro electromagneacutetico

Transmisioacuten de sentildeales

Transmisioacuten de potencia Hornos de microondas

Cocinas de induccioacuten

Estimacioacuten de distancias radar

Deteccioacuten de metales

Radar de penetracioacuten terrestre

Capiacutetulo 5 Radiacioacuten de maacutes alta frecuencia 104

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia Fotones

Radiacioacuten ionizante y no ionizante

Radiacioacuten y organismos vivos

Radiacioacuten infrarroja y visible

Fotosiacutentesis

Laacuteser

Radiacioacuten ultravioleta

Rayos X

VIII

Rayos X en la medicina

Radiografiacutea computarizada (RC)

Radiografiacutea digital (RD)

Rayos gamma

Capiacutetulo 6 Otras aplicaciones del magnetismo 124

Diagnoacutestico meacutedico

Magnetoencefalograma

Imaacutegenes por resonancia magneacutetica

Levitacioacuten magneacutetica

Tratamiento magneacutetico del agua

Dispositivos para el tratamiento magneacutetico

Acelerador de partiacuteculas

Cuando el magnetismo es indeseable

Mina magneacutetica

Soldadura de tuberiacuteas de acero

Conflictos beacutelicos

Anomaliacuteas magneacuteticas

Capiacutetulo 7 Terapias magneacuteticas reales e ilusorias 150

Magnetostaacutetica y electromagnetismo

Campos magneacuteticos estaacuteticos magnetoterapia

Franz Anton Mesmer

Tractores de Perkins

Magnetoterapeutas contemporaacuteneos

El campo magnetostaacutetico es conservativo

Campos electromagneacuteticos

Microondas (300 MHz-3GHz)

Radiacioacuten de baja frecuencia

Breve historia de las terapias electromagneacuteticas

Reportes negativos

Nanomagnetismo y medicina

Separacioacuten magneacutetica

Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

Desintegracioacuten de tumores por calentamiento local (hipertermia)

iquestTratamientos magneacuteticos contra el dolor

iquestSon dantildeinos los campos magneacuteticos

Fuentes natural y artificial

En la comunidad

En la vivienda

Puesto de trabajo

Efecto bioloacutegico

Investigacioacuten cliacutenica

IX

Teleacutefono celular y caacutencer

Normas de seguridad

Capiacutetulo 8 Placebos y pseudociencia 180

Efecto placebo

Cienciahellip y lo que no lo es

Hay pseudociencias que se lsquomodernizanrsquo

iquestQueacute es la pseudociencia

iquestCoacutemo funciona la pseudociencia

Pseudociencia magneacutetica contemporaacutenea

Bibliografiacutea 199

X

INTRODUCCIOacuteN

Hace 15 antildeos presentamos en Salamanca un pequentildeo libro de divulga-

cioacuten cientiacutefica titulado Queacute es el magnetismo que vio la luz gracias al

apoyo en la revisioacuten de las pruebas de impresioacuten de los profesores

Ana Garciacutea Flores y Joseacute Ignacio Intildeiguez de la Torre y Bayo del de-

partamento de Fiacutesica Aplicada de esa universidad espantildeola De allaacute

hasta acaacute han surgido muchas novedades en el campo del magnetismo

En esta nueva edicioacuten aparte de que se subsanan algunas omisiones

se presenta un enfoque diferente y un contenido mucho maacutes actualiza-

do aunque respetando en todo momento el perfil de libro de divulga-

cioacuten

iquestHacia doacutende apunta el norte de la bruacutejula al norte o al sur

iquestQueacute hay de comuacuten entre un radar un horno de microondas y un

teleacutefono celular

iquestCoacutemo funciona una cocina de induccioacuten

iquestExisten verdaderamente las tormentas magneacuteticas iquestY el viento

solar

iquestDe queacute se compone la luz iquestY las ondas de radio

iquestCoacutemo se mide el campo magneacutetico del sol y los planetas

iquestEl agua se magnetiza iquestY los combustibles

iquestPara queacute sirve la Tomografiacutea de Emisioacuten de Positrones

iquestCoacutemo funcionan los trenes magneacuteticos

iquestSe puede aliviar el dolor utilizando un imaacuten

iquestDantildea la salud vivir cerca de una liacutenea de alta tensioacuten

iquestEs posible medir los biocampos generados por las personas

iquestSe orientan los animales mediante el campo magneacutetico terrestre

iquestQueacute es la pseudociencia magneacutetica

1

El libro pretende dar respuesta a estas y muchas otras preguntas

todas relacionadas de una u otra manera con el magnetismo o el elec-

tromagnetismo

Nuestro trabajo durante muchos antildeos en la Universidad de La Ha-

bana como profesor e investigador en el campo de los materiales

magneacuteticos nos permitioacute constatar que desde siempre ha existido un

gran intereacutes hacia fenoacutemenos magneacuteticos que pudieacuteramos llamar lsquono

convencionalesrsquo Este intereacutes auacuten se mantiene y se extiende desde la

buacutesqueda de posibles aplicaciones en la industria hasta el ensayo de

diversas terapias electromagneacuteticas No obstante tambieacuten hemos

comprobado que no siempre se dispone de la informacioacuten adecuada

sobre estos temas y que cuando de magnetismo o electromagnetismo

se habla a menudo afloran serias confusiones en cuanto a separar lo

real de lo ficticio

A veces se trata de copiar lo que no se comprende bien sin llevar a

cabo investigaciones o ensayos previos que permitan conocer la efec-

tividad real del dispositivo propuesto los paraacutemetros que se deben

controlar o el reacutegimen de operacioacuten recomendable Lo anterior se

agrava por el hecho de que es faacutecil encontrar materiales impresos en

revistas y perioacutedicos o en la World Wide Web cuya objetividad cien-

tiacutefica deja mucho que desear Puede que estas informaciones sean

divulgadas tanto por personas quizaacutes ingenuas entusiastas de los tra-

tamientos magneacuteticos (pero tan ignorantes en la materia que confun-

den faacutecilmente propiedades magneacuteticas con propiedades eleacutectricas)

como por fabricantes y comerciantes inescrupulosos maacutes interesados

en vender su producto que en presentar al posible comprador una in-

formacioacuten veraz Algunos de estos reclamos han resultado ser timos

comprobados sancionados por los tribunales

Estas son las razones fundamentales por las que decidimos recopi-

lar una informacioacuten miacutenima sobre las particularidades esenciales de

los campos magnetostaacuteticos y electromagneacuteticos asiacute como algunas de

sus aplicaciones presentes y futuras maacutes importantes Pensamos que el

lector sin formacioacuten cientiacutefica pero interesado en estos temas podraacute

asiacute valorar con mayor efectividad cualquier proposicioacuten magneacutetica

que se le presente De aquiacute que se ha tratado de utilizar un lenguaje

simple y dentro de lo posible sin tecnicismos y con la cantidad miacute-

nima de foacutermulas y ecuaciones pero a la vez en todo momento se ha

mantenido la rigurosidad cientiacutefica del contenido

Ciencia y falsa ciencia

El libro tambieacuten tiene la pretensioacuten de ayudar al lector a distinguir

entre lo que es ciencia y lo que no lo es tanto dentro de los temas

magneacuteticos como fuera de ellos

En las uacuteltimas deacutecadas se ha generalizado el uso del teacutermino pseu-

dociencia para designar un conjunto de teoriacuteas leyes descripciones y

procedimientos que pretenden ser cientiacuteficos pero que en realidad no

lo son Seguacuten Carl Sagan (1934-1996) astroacutenomo y divulgador cien-

tiacutefico ldquohellipcada campo de la ciencia tiene su propio complemento de

pseudociencia Los geofiacutesicos tienen que enfrentarse a Tierras planas

Tierras huecas Tierras con ejes que se balancean desordenadamente

continentes en raacutepido ascenso y hundimiento y profetas del terremoto

Los botaacutenicos tienen plantas cuyas apasionantes vidas emocionales se

pueden seguir con detectores de mentiras los antropoacutelogos tienen

hombres-mono supervivientes los zooacutelogos dinosaurios vivos y los

bioacutelogos evolutivos tienen a los literalistas biacuteblicos pisaacutendoles los

talones Los arqueoacutelogos tienen antiguos astronautas runas falsifica-

das y estatuas espurias Los fiacutesicos tienen maacutequinas de movimiento

perpetuo un ejeacutercito de aficionados a refutar la relatividad y quizaacute la

fusioacuten friacutea Los quiacutemicos todaviacutea tienen la alquimia Los psicoacutelogos

tienen mucho de psicoanaacutelisis y casi toda la parapsicologiacutea Los eco-

nomistas tienen las previsiones econoacutemicas a largo plazo Los meteo-

roacutelogos hasta ahora tienen previsiones del tiempo de largo alcancehellip

La astronomiacutea tiene como pseudociencia equivalente principal la as-

trologiacutea disciplina de la que surgioacute A veces las pseudociencias se

entrecruzan y aumenta la confusioacuten como en las buacutesquedas telepaacuteti-

cas de tesoros enterrados en la Atlaacutentida o en las previsiones econoacute-

micas astroloacutegicasrdquo (Sagan 2000)

Se podriacutea pensar que una educacioacuten teacutecnica o universitaria es una

salvaguarda contra la pseudociencia nada maacutes lejos de la realidad La

esencia del problema no estaacute en la cantidad de conocimientos que

alguien pueda acumular sino en la forma que se incorporan se anali-

zan y se usan estos conocimientos El desconocimiento sobre ciencias

que no son afines a la especialidad de la persona en cuestioacuten tambieacuten

puede favorecer la confusioacuten Cuando se desconoce la esencia del

meacutetodo cientiacutefico (que se expone en el capiacutetulo 8) resulta muy difiacutecil

por no decir imposible separar la ciencia de la pseudociencia

La ciencia y la pseudociencia se caracterizan respectivamente por

el escepticismo y la credulidad Mientras no encuentre una explica-

cioacuten satisfactoria a la manifestacioacuten de un proceso o evento determi-

nado con resultados verificables en cualquier momento y lugar la

ciencia no estaraacute satisfecha

La pseudociencia estaacute saturada de credulidad No exige demostra-

ciones y se contenta con conceptos y explicaciones vagas Presenta

sus resultados terminados de una vez y para siempre y de una forma

que no admite verificacioacuten

Cuando la pseudociencia tiene que ver con la medicina puede lle-

gar a ser peligrosa a veces por promover falsos diagnoacutesticos otras por

aplicar remedios no adecuados El posible dantildeo al paciente casi siem-

pre no proviene de la aplicacioacuten del tratamiento pseudocientiacutefico

(aunque en ocasiones el tratamiento en siacute pudiera ser perjudicial) sino

porque su aplicacioacuten impide que el paciente se someta al tratamiento

meacutedico convencional que eventualmente mejorariacutea su salud Con re-

gularidad aparecen en la prensa internacional casos que ilustran lo

anterior que a veces incluso llegan a los tribunales al aplicarse a las

personas terapias y medicamentos que no han sido validados por los

correspondientes ensayos cliacutenicos

Leyes y teoriacuteas Durante la revisioacuten del original un colega me llamoacute la atencioacuten que

en las Ciencias Sociales muchas veces se antepone la ley a la teoriacutea (y

en este libro se ha considerado lo contrario) Bajo ese punto de vista

se considera que la teoriacutea resume un conjunto de leyes y resulta ser

algo maacutes bien acabado terminado Aquiacute se considera una acepcioacuten

diferente comuacuten en las ciencias naturales que a nuestro entender no

entra necesariamente en contradiccioacuten con el punto de vista anterior

pues maacutes bien representa un nivel diferente de gradacioacuten Existen

teoriacuteashellip y teoriacuteas Y tambieacuten algo de tergiversacioacuten semaacutentica cuan-

do se les llama teoriacuteas a lo que no son maacutes que hipoacutetesis ie suposi-

ciones no contrastadas con la realidad

En las ciencias fiacutesicas y otras ciencias naturales muchas veces la

teoriacutea no se refiere a algo terminado sino al nivel primario de investi-

gacioacuten Es un meacutetodo de trabajo una herramienta que complementa al

experimento Es la forma en que se logra explicar cualitativa y cuanti-

tativamente un resultado experimental lo que permite disentildear nuevos

experimentos y predecir de antemano lo que posiblemente ocurriraacute Si

la prediccioacuten es correcta el conocimiento se ampliacutea y la teoriacutea se re-

fuerza Sirva de ejemplo la infinidad de artiacuteculos teoacutericos que se pu-

blican diacutea tras diacutea en las revistas cientiacuteficas especializadas donde no

se reportan resultados experimentales sino solo su posible interpreta-

cioacuten teoacuterica proponiendo relaciones o leyes particulares para esclare-

cer el por queacute el resultado de un determinado experimento

Usualmente las teoriacuteas cambian y se mejoran continuamente acer-

caacutendose soacutelo paso a paso a la realidad Cuando se alcanza una armoniacutea

total entre la teoriacutea y la praacutectica se llega a la ley como resumen final

de esa continua interaccioacuten Cuando eso ocurre las teoriacuteas pierden lo

que les quedaba de hipoacutetesis para convertirse en certezas porque ya

no se basan en la suposicioacuten o especulacioacuten sino en la praacutectica en la

interaccioacuten con la realidad en deducciones e inducciones rigurosas y

en una amplia evidencia experimental Y desde luego muchas hipoacute-

tesis se desechan cuando se comprueba que son ajenas a la realidad

que pretenden describir

Y coincidiendo con la interpretacioacuten mencionada maacutes arriba lo

que una vez fue teoriacutea y pasoacute a ser ley puede sin dudas llegar a for-

mar parte de una teoriacutea maacutes general que incluya varias leyes sin que

haya contradiccioacuten alguna pues en el universo cientiacutefico todo es per-

fectible

iquestY las respuestas a las preguntas que aparecen al inicio de esta in-

troduccioacuten Esperamos que el lector las encuentre en las paacuteginas si-

guientes

5

CAPIacuteTULO 1

MAGNETISMO lsquoMISTERIOSOrsquo

El progreso lejos de consistir en el cambio descansa en la retentiva

Cuando el cambio es absoluto no queda ente alguno al que mejorar y no

se establece direccioacuten para una posible mejora y cuando la experiencia

no se conserva como entre los salvajes la infancia es perpetua

Quienes no pueden recordar el pasado estaacuten condenados a repetirlo

En la primera etapa de la vida la mente es friacutevola y se distrae con facili-

dad no consigue el progreso por falta de constancia y consecuencia Asiacute

son los nintildeos y los baacuterbaros su instinto no ha aprendido nada de la expe-

rienciarsquo

JORGE AGUSTIacuteN NICOLAacuteS RUIZ DE SANTAYANA Y BORRAacuteS (1863-1952)

Poeta y filoacutesofo espantildeol-norteamericano

Algo para recordar

En alguna ocasioacuten a todos nos ha llamado la atencioacuten la propiedad que

poseen los imanes de interactuar a distancia de repelerse o atraerse

entre siacute o de atraer objetos que no son imanes como clavos o hebillas

sin tocarlos directamente Auacuten maacutes en determinada posicioacuten los ima-

nes son reacios a unirse en otra no quieren separarse

Esta misteriosa accioacuten a distancia sin contacto directo que tanto

atrae como repele resulta auacuten maacutes equiacutevoca por cuanto algunos obje-

tos son atraiacutedos por el imaacuten y otros muy parecidos no Cuando un

imaacuten atrae un objeto se puede interponer una laacutemina de cartoacuten o ma-

dera entre el imaacuten y el objeto iexcly lo seguiraacute atrayendo Y para acrecen-

tar auacuten maacutes el misterio cuando algunos objetos se frotan repetidamen-

te con un imaacutenhellip iexcltambieacuten se vuelven magneacuteticos Como si alguna

especie de espiacuteritu o presencia inmaterial contenida en el imaacuten fuera

capaz de transferirse al otro objeto Por cierto si alguna vez necesita

insertar un tornillo en una posicioacuten incoacutemoda pruebe a frotar suave-

mente el destornillador con un imaacuten desde el mango hacia la punta -o

al reveacutes- pero siempre en el mismo sentido Una vez hecho esto si el

tornillo tiene hierro en su composicioacuten quedaraacute adherido a su extre-

mo facilitando la insercioacuten en el sitio deseado

No es posible hacer un compendio de los fenoacutemenos magneacuteticos

maacutes habituales sin mencionar las supuestamente maacutegicas propiedades

de los imanes Han sido invocadas por iluminados falsos expertos y

curanderos de todo tipo para intentar curar o sanar a la gente mediante

pases o influencias magneacuteticas atribuyendo al magnetismo propieda-

des que de ninguna manera posee Tal comportamiento ante lo desco-

nocido parece ser innato a la naturaleza humana Hace 2 500 antildeos

Cleoacutebulo de Lindos uno de los siete sabios de la Antigua Grecia

afirmaba ldquohellipnada hay tan comuacuten en el mundo como la ignorancia y

los charlatanesrdquo

Tales praacutecticas quizaacutes pudieran tener alguna excusa en eacutepocas re-

motas cuando no se teniacutea la menor idea del origen de las propiedades

magneacuteticas Actualmente no tienen otra explicacioacuten que la irresponsa-

bilidad de quienes intentan aplicarlas sin informarse previamente

negando el pasado y el avance de los conocimientos cientiacuteficos por

todos los medios a su alcance

Ejemplos concretos abundan en la historia Cada vez que aparece

una teacutecnica novedosa y poco conocida o un nuevo fenoacutemeno fiacutesico

quiacutemico o bioloacutegico es casi una regla que al poco tiempo aparezcan

terapeutas que afirman poder curar una u otra dolencia aplicando la

nueva teacutecnica Pero las afirmaciones nunca van acompantildeadas por los

correspondientes estudios o ensayos cliacutenicos que corroboren la efecti-

vidad de la propuesta simplemente se enuncia una suposicioacuten como si

fuera una realidad lo que muchas veces resulta suficiente para que los

incautos caigan en las redes del iluminado de turno

Los ejemplos incluyen los intentos de aplicar imanes para curar di-

versas dolencias desde los tiempos antiguos o la de utilizar la recieacuten

surgida electricidad a principios del siglo pasado con los mismos fi-

nes Ejemplos maacutes recientes incluyen el novedoso neutrino (no tan

novedoso como poco conocido) para intentar justificar las absurdas

curaciones a distancia o las fotos Kirlian para probar la existencia de

la tergiversada bioenergiacutea supuestamente asociada solo a lo vivo y

capaz de regular los estados de salud o de aacutenimo de las personas

Se intenta asiacute explicar lo ilusorio con algo falseado que no es del

dominio puacuteblico o que auacuten no se conoce bien sin aportar evidencias

concretas de lo que se afirma Paradigma de lo absurdo aunque por

increiacuteble que parezca muchas veces funciona en determinados ciacutercu-

los incluso autodenominados cientiacuteficos sin serlo

Engantildeo de las pulseras En febrero de 2010 se publicoacute en el Diario Sur un informe sobre la

venta en Espantildea de las pulseras holograacuteficas lsquoPower Balancersquo

(httpwwwdiariosures20100210mas-actualidadsociedadnegocio-

redondo-201002100844html) (Figura 11)

Figura 11 Pulsera Power Balance y ampliacioacuten

del holograma (Tomado de

httpwwwdiariosures)

Seguacuten el artiacuteculo ldquohelliplas pulseras se agotan nada maacutes llegar a las

tiendas y el nuacutemero de reservas excede con creces las unidades que

salen al mercado Aunque la importadora es reacia a facilitar datos

sobre sus ventas en Espantildea un cruce de cifras permite aventurar que

estariacutean en torno a las 100 000 unidades diarias Un negocio redondo

si se tiene en cuenta que cada brazalete vale 35 eurosrdquo Es decir una

sola pulsera cuesta maacutes que el ingreso mensual promedio de cualquier

necesitado en un paiacutes pobre El precio de costo de los materiales con

que se confecciona la pulsera es de 1 euro aproximadamente

El negocio era tan fructiacutefero que enseguida surgieron muchos

competidores para tratar de coger su parte del pastel Las marcas de

pulseras se multiplicaron EFX Equilibrium Ion Balance Powerplus

Power equilibrium Trion-Z Energy balance Harmony zen 9

iquestY cuaacutel es el supuesto beneficio que brindan estas pulseras

Josh Rodarmel de Orange County California quien junto a su

hermano Troy las introdujo en el mercado en 2007 habiacutea declarado

con anterioridad haber implantado en hologramas frecuencias que

reaccionan positivamente al campo magneacutetico del cuerpo afirmando

que todo tiene una frecuencia al igual que los moacuteviles el wifi las

ondas de radio y cosas por el estilo y que todas reaccionan entre siacute

Seguacuten Rodarmel hay frecuencias que reaccionan negativamente con

el cuerpo pero otras lo hacen positivamente eacutel y su hermano habiacutean

descubierto coacutemo meterlas en un holograma que en contacto con el

cuerpo proporciona equilibrio fuerza y flexibilidad

En realidad la tal pulsera no es maacutes que un aro de goma que incor-

pora dos hologramas como los que pueden aparecer en cualquier tarje-

ta de creacutedito o en algunos sellos El modelo que maacutes eacutexito tiene estaacute

hecho con silicona aunque tambieacuten hay otro de neopreno Antildeade la

publicidad que Power Balance no contiene ninguna fuente de energiacutea

por siacute sola sino que son ldquolas energiacuteas bio-eleacutectricas de cada uno las

que cargan el holograma quantum sintonizando con el biocampo y

armonizando con tu chi interiorrdquo

En otro sitio se expresa que Power Balance es una frecuencia en siacute

almacenada en un medio (el holograma) que restaura el equilibrio

electromagneacutetico del cuerpo aislando a cada ceacutelula viva de los factores

externos que le impiden funcionar al 100 de sus capacidades

Lo anterior no es maacutes que palabreriacutea sin sentido donde se combi-

nan palabras de significado real como frecuencia sintoniacutea y hologra-

ma con otras inventadas de contenido semirreligioso o esoteacuterico como

chi o tergiversadas o ficticias como biocampo Obviamente se sigue

un patroacuten similar al de otros timos del mismo corte se tergiversan

palabras conocidas por el gran puacuteblico cuyo verdadero significado es

manejado solo por los especialistas

Todos saben lo que es sintonizar la radio pero solo los entendidos

saben que al sintonizar se estaacute haciendo resonar un circuito del equipo

con una sentildeal electromagneacutetica especiacutefica de las muchas que llegan

provenientes de diferentes emisoras

iquestQueacute seraacute una lsquofrecuencia en siacutersquo

Una frecuencia es el nuacutemero de veces que cualquier fenoacutemeno se

repite por segundo u otra unidad de tiempo (rotaciones oscilaciones

latidos etc) Es un nuacutemero que representa un concepto no un objeto

tangible Cuando los promotores hablan de almacenar frecuencias

estaacuten hablando de almacenar un concepto abstracto no de almacenar

un objeto A pesar de tener un valor numeacuterico una frecuencia no se

puede almacenar como tampoco se puede almacenar el tiempo para

despueacutes gastarlo cuando sea conveniente es un engantildeo total Sin con-

tar el hecho de que los hologramas no se cargan como si fueran pilas

reversibles

El Instituto Nacional del Consumo de Espantildea adscrito al Ministe-

rio de Sanidad respondioacute satisfactoriamente ante las alertas de los

periodistas y asociaciones de consumidores enviando el 28 de mayo

de 2010 una circular a las comunidades alertando sobre un posible

fraude con las pulseras ldquoLas pretendidas propiedades terapeacuteuticas o

potenciadoras que los fabricantes y comercializadores atribuyen a

determinadas pulseras incumplen lo establecido en la normativa que

regula la publicidad y promocioacuten comercial de los productos El Real

Decreto 190796 prohiacutebe cualquier clase de publicidad o promocioacuten

directa o indirecta masiva o individualizada de productos materiales

sustancias energiacuteas o meacutetodos con pretendida finalidad sanitaria

cuando sugieran o indiquen que su uso o consumo potencian el rendi-

miento fiacutesico psiacutequico deportivo o sexualrdquo Finalmente el 18 de

octubre de 2010 la Junta de Andaluciacutea impuso una multa de 15 000

euros calificada de irrisoria por algunos a la Power Balance en Espa-

ntildea por lsquofalta grave de publicidad engantildeosarsquo sancioacuten tipificada en el

art 35 b 1ordm de la Ley General de Sanidad

En enero de 2011 un grupo de consumidores norteamericanos dis-

gustados con la obvia estafa a que habiacutean sido expuestos presentaron

una demanda en los tribunales contra los hermanos Rodarmel Eacutestos

se vieron forzados a hacer una declaracioacuten afirmando que no existiacutea

evidencia cientiacutefica para sus afirmaciones y llegar a un acuerdo con

los demandantes por el monto de 57 millones de doacutelares

La realidad es que estos emprendedores fabricantes-timadores no

hicieron maacutes que modernizar con hologramas la vieja supercheriacutea de

la magnetoterapia y los ilusoriamente beneacuteficos campos magneacuteticos y

electromagneacuteticos Ya en 2006 un juez de Estados Unidos habiacutea con-

denado al distribuidor de una pulsera magneacutetica similar a rembolsar a

100 000 compradores el dinero gastado a causa de la publicidad enga-

ntildeosa Entre otros beneficios las pulseras presumiacutean de controlar la 11

hipertensioacuten El precio de cada una podiacutea llegar a los 250 euros Entre

2000 y 2003 los vendedores lograron recaudar unos 18 millones de

euros

Durante la vista puacuteblica el juez Morton Denlow citoacute un estudio de

la Cliacutenica Mayo que atribuiacutea la eficacia referida por algunos usuarios

al efecto placebo (fenoacutemeno de sugestioacuten bien conocido que hace que

los siacutentomas declarados por el enfermo puedan mejorar con un falso

tratamiento) El magistrado argumentoacute que las supuestas propiedades

de la pulsera un aro de metal terminado en dos pequentildeas esferas eran

ldquohellip maacutes ficcioacuten que cienciardquo (Figura12)

Figura 12 Pulsera magneacutetica Tomado de

wwwelmundoes suplemento 1692006 nuacutemero 676

La versioacuten opuesta del efecto placebo el nocebo tambieacuten existe

Consiste en el empeoramiento de los siacutentomas o signos de una enfer-

medad por la expectativa del paciente de sentir efectos dantildeinos 12

dolorosos o desagradables ante una falsa medida terapeacuteutica El tema

se trata con mayor detalle en el capiacutetulo 8

Vale la pena hacer notar que los timadores cuestan muy caro Fue

necesario un proceso judicial que duroacute tres antildeos sumado a una inves-

tigacioacuten de la Cliacutenica Mayo para poder desinflar el enorme globo

generado por la pequentildea empresa espantildeola Bio-Ray con sus pulseras

magneacuteticas Y a pesar de todo es muy posible que a la larga los em-

presarios hayan sacado en la jugada ganancias de unos cuantos cientos

de miles (o millones) de euros

En el uacuteltimo capiacutetulo se muestran otros ejemplos del uso desatina-

do de los imanes y la radiacioacuten electromagneacutetica Es de notar que en

algunos ciacuterculos se ha extendido confusa e incorrectamente el teacutermino

magnetoterapia para designar lo que debiera llamarse electromagneto-

terapia pues se aplica radiacioacuten electromagneacutetica y no campos mag-

neacuteticos estaacuteticos

En la radiacioacuten electromagneacutetica estaacuten presentes de forma insepa-

rable ambos tipos de campo el eleacutectrico y el magneacutetico interaccio-

nando continuamente entre siacute De aquiacute que la ilusoria magnetoterapia

se refiera (o debiera referirse) uacutenica y exclusivamente al uso de cam-

pos magneacuteticos estaacuteticos como el de los imanes permanentes sin

componente de campo eleacutectrico Los modernos magnetoterapeutas ni

siquiera estaacuten al tanto de esta realidad elemental y aplican el teacutermino

magnetoterapia indistinta y confusamente a uno u otro caso

Asesino invisible El caso de las pulseras magneacuteticas puede haber dantildeado el bolsillo de

muchos aunque se reconoce que difiacutecilmente pueda haber dantildeado su

salud puesto que no causan efecto alguno a no ser que actuacuteen por

sugestioacuten como placebo El efecto placebo puede sedar pero no cura

por lo que el posible dantildeo causado de forma indirecta siempre estaraacute

presente ya que el paciente puede dejar de utilizar los medicamentos

adecuados confiando en la eficiencia del falso remedio Es este quizaacutes

el mayor peligro que ofrecen en el presente las terapias magneacuteticas

espurias desviar la atencioacuten del paciente de la medicacioacuten adecuada

(que a la larga pudiera ser fatal en algunos casos)

13

No estamos exagerando ya ha ocurrido en el pasado que la aplica-

cioacuten innovadora e indiscriminada de nuevos descubrimientos ha traiacutedo

por consecuencia graves dantildeos a las personas e incluso la muerte Un

ejemplo muy instructivo aunque no el terreno de los imanes sino en el

de la radiacioacuten electromagneacutetica es el de la aplicacioacuten incontrolada de

los rayos X en sus comienzos

Al poco tiempo de aparecer los primeros equipos para hacer radio-

grafiacuteas surgieron en Estados Unidos salones de belleza que usaban los

rayos X para depilar los vellos en diversas partes del cuerpo princi-

palmente de mujeres joacutevenes El tratamiento era promocionado entre

otros por el meacutedico Albert C Geyser quien se presentaba con los

siguientes atributos seguacuten el original en idioma ingleacutes ldquoMedical Di-

rector of the Tricho System Formerly Professor of Physiological

Therapy and Chief of Clinic at Fordham University Lecturer and

Chief of Electro and Roentgenray Clinic at Cornell College Lecturer

and Chief of the Electro and Radio Therapy Clinic at the New York

Polyclinic etcrdquo En fin como para creer a pie juntillas todo lo que eacutel

afirmara

En 1925 existiacutean en Estados Unidos alrededor de 75 maacutequinas Tri-

cho disentildeadas para eliminar los molestos e indeseables vellos en las

mejillas y el labio superior de sentildeoras y sentildeoritas (y quizaacutes de alguacuten

que otro insatisfecho caballero figura 13) Sin embargo al cabo de

unos pocos antildeos se comproboacute que una gran dosis uacutenica de radiacioacuten o

muchas dosis pequentildeas repetidas en largos periacuteodos podiacutean dantildear

seriamente los tejidos sin que el dantildeo se notara de inmediato causan-

do lesiones que saliacutean a la luz meses o antildeos despueacutes Las lesiones se

manifestaban como cambios en la pigmentacioacuten queratosis uacutelceras y

la aparicioacuten de carcinomas que conduciacutean a la muerte

En 1930 el doctor Henry H Hazen publicoacute un artiacuteculo titulado

ldquoDantildeos como Resultado de la Irradiacioacuten en los Salones de Bellezardquo

(American Journal of Roentgenology and Radium Therapy Vol23

No4 409-412 1930) donde aparece escrito lo siguiente ldquoHace alre-

dedor de 5 antildeos cierto nuacutemero de salones de belleza en varias ciuda-

des instalaron maacutequinas Roentgen con el propoacutesito de tratar el vello

superficialhellip (tambieacuten) se aplicaron tratamientos para otras condicio-

neshellip En mi lista hay una paciente que alegaba haber sido tratada por

acneacute y otra por pecasrdquo 14

Figura13 ldquoEl sistema Tricho para eliminar el vello

facial mediante los rayos-X Paciente recibiendo tra-

tamiento en la mejilla Ni dolor ni sensacioacuten de al-

guacuten tipo El meacutetodo infalible usado exitosamente

por 16 antildeos por el Dr Albert C Geyser finado pro-

fesor de Terapeacuteutica Eleacutectrica en la Universidad de

Cornell y refrendado por muchos meacutedicos destaca-

dos No agujas no cera no reactivos Indoloro e

inocuo Garantizado que es permanenterdquo

En su gran mayoriacutea eran mujeres con edades entre 18 y 30 antildeos

Maacutes adelante resume el doctor Hazen

ldquoEn varios congresos han aparecido muchos reportes de dantildeos a la

piel causados por los tratamientos de rayos Roentgen en los salones de

bellezahellip En esta serie de 10 casos no menos de 7 mujeres han recibi-

do serios dantildeoshellip Es de notar que en cada caso aparecioacute una irritacioacuten

a partir de la tercera o cuarta sesioacuten y que no obstante se continuoacute la

aplicacioacuten de los tratamientos No podemos dejar de maravillarnos de

la estupidez de los operadores y de la persistencia e ignorancia de las

viacutectimas Cualquier medida para proteger de su propia tonteriacutea a las

mujeres que buscan mejorar su apariencia es recomendable Es asom-

broso que en muchas comunidades las actas de praacutectica meacutedica inclu-

yan solamente la prescripcioacuten de medicamentos y permitan a cual-

quier fisioterapeuta aplicar sus praacutecticas sin permiso o interferencia

con un total desprecio por los peligros potenciales de su procederrdquo

Lo que resulta auacuten maacutes sorprendente es que situaciones similares

se produzcan en la actualidad no con los rayos X sino otros procedi-

mientos que prometen un maacuteximo de beneficios con un miacutenimo de

incomodidad pero que no curan nada y a la larga pudieran resultar

dantildeinos para el paciente La situacioacuten es mucho peor cuando los prac-

ticantes se ven estimulados por la indiferencia la tolerancia y a veces

el apoyo oficial sumado a criterios de autoridad para intentar acallar

las criacuteticas Una vez introducidos los supuestos tratamientos o tera-

pias son muy difiacuteciles de erradicar A pesar de que el procedimiento

de Tricho podiacutea llegar a causar la muerte reportes de viacutectimas dantildea-

das aparecieron en las revistas meacutedicas hasta unos 15 antildeos despueacutes

bien entrada la deacutecada de los cuarenta

Magnetismo terrestre y campo magneacutetico iquestQueacute es a fin de cuentas el magnetismo iquestY un campo magnetostaacuteti-

co iquestY la radiacioacuten electromagneacutetica No es posible contestar estas

preguntas en pocas palabras

Ante todo es necesario insistir y dejar bien establecido que una co-

sa son los campos magnetostaacuteticos propios de los imanes permanen-

tes que no variacutean con el tiempo y otra muy diferente la radiacioacuten

electromagneacutetica Sus propiedades difieren enormemente De aquiacute que

en este primer capiacutetulo se comience por los campos magnetostaacuteticos

describiendo el magnetismo mineral el campo magneacutetico terrestre

sus principales propiedades y su relacioacuten con el Sol y otros planetas

Magnetita

Las propiedades magneacuteticas del oacutexido de hierro se conocen desde los

tiempos antiguos La magnetita o piedra imaacuten un oacutexido natural de

foacutermula quiacutemica Fe3O4 tiene la propiedad de atraer los objetos elabo-

rados con hierro metaacutelico o sus aleaciones fenoacutemeno que ya le era

familiar a los antiguos egipcios griegos y romanos No es el uacutenico

oacutexido de hierro que existe pero la hematita -Fe2O3 la maghemita -

Fe2O3 y la wuumlstita FeO no poseen propiedades similares a la magneti-

ta 16

Los primeros yacimientos de magnetita de los que se tiene noticia

se encontraban cerca de Magnesia de Tesalia en Grecia junto a me-

nas de oxido y carbonato de magnesio Aparentemente de ahiacute se deri-

voacute el nombre magnetismo del griego μαγνέσ (magneacutes = imaacuten)

Cuando se frota repetidamente un pedazo de hierro alargado con

una piedra imaacuten este adquiere a su vez la capacidad de atraer deacutebil-

mente otros pedazos de hierro se convierte en un imaacuten permanente

Al igual que los trozos del mineral magnetita los imanes producidos

por frotamiento estaacuten polarizados es decir cada uno de ellos tiene dos

regiones o extremos donde las propiedades magneacuteticas se manifiestan

de forma maacutes intensa Las dos regiones se designaron arbitrariamente

como polo norte (o positivo) y polo sur (o negativo) Es faacutecil compro-

bar que los polos de igual signo se repelen y los de signo opuesto se

atraen

Una propiedad del hierro magnetizado es que cuando se le da una

forma alargada o de aguja y se le permite girar libremente (por ejem-

plo suspendido de una cuerda por su centro o flotando en agua sobre

un corcho) la aguja tenderaacute invariablemente a alinearse en la direccioacuten

aproximada norte-sur y de ahiacute los nombres polo norte para el extremo

que se orienta al norte y polo sur para el contrario Existen evidencias

de que los chinos utilizaban estas bruacutejulas rudimentarias para guiarse

en la navegacioacuten desde hace unos mil antildeos El instrumento se comen-

zoacute a utilizar en occidente unos 300 antildeos despueacutes En la figura 14 se

muestra una bruacutejula moderna

Cuando Cristoacutebal Coloacuten cruzoacute el Atlaacutentico en 1492 en busca de las

Indias notoacute que la aguja de su bruacutejula se desviaba ligeramente de la

direccioacuten norte indicada por las estrellas y que la desviacioacuten cambiaba

a medida que se alejaba del continente Pero no fue hasta unos 100

antildeos despueacutes que el meacutedico de la reina Isabel I de Inglaterra William

Gilbert logroacute explicar la desviacioacuten al considerar que la tierra era un

imaacuten gigantesco con sus polos magneacuteticos situados a cierta distancia

de los polos geograacuteficos Estos uacuteltimos son los puntos de la superficie

del planeta por donde pasa su imaginario eje de rotacioacuten El polo norte

o positivo de la bruacutejula siempre apunta al polo magneacutetico norte no al

geograacutefico ademaacutes la posicioacuten de los polos magneacuteticos no es inalte-

rable variacutea con los antildeos La diferencia entre la direccioacuten que indica la

bruacutejula y la del norte geograacutefico o verdadero se llama declinacioacuten

magneacutetica 17

Figura 14 Una aguja o laacutemina magnetizada que puede

girar libremente como la de la bruacutejula siempre apunta

al polo norte magneacutetico

Los imanes son capaces de atraerse o de repelerse y de atraer al

hierro sin que haya contacto directo entre ellos aunque se encuentren

separados a gran distancia La aguja de la bruacutejula gira a causa del

magnetismo terrestre alineaacutendose en la direccioacuten norte-sur a pesar de

que los polos magneacuteticos de la tierra se encuentran a miles de kiloacuteme-

tros Para explicar la existencia de esta interaccioacuten a distancia sin

contacto directo entre los cuerpos los fiacutesicos introdujeron el concepto

de campo magneacutetico

Se considera que cualquier imaacuten tiene asociado un campo magneacuteti-

co que modifica las propiedades del espacio que lo rodea El campo se

extiende en todas las direcciones y es el medio de interaccioacuten con

otros imanes con el hierro y con cualquier otro cuerpo que se conside-

re Se representa mediante una flecha o vector de longitud proporcio-

nal a su valor o intensidad en cada punto (vector intensidad de cam-

po)

Es usual representar la distribucioacuten del campo magneacutetico alrededor

de cualquier objeto mediante liacuteneas imaginarias las liacuteneas de induc-

cioacuten magneacutetica Se dibujan de forma tal que son paralelas a la direc-

cioacuten del vector intensidad de campo en cada punto En la figura 15 se

representan las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica de nuestro planeta Alliacute

donde aparecen maacutes unidas seraacute mayor la intensidad del campo

Figura 15 El extremo de la aguja imantada que apunta al

norte magneacutetico se denomina polo positivo o norte del

imaacuten y se designa con el signo (+) mientras que el otro es

el polo negativo o sur y se designa con el signo (-)

Como los polos magneacuteticos de igual signo se repelen y los de dife-

rente signo se atraen el polo magneacutetico terrestre situado al norte resul-

ta ser realmente un polo negativo (o sur) magneacutetico aunque se le de-

nomine ldquopolo magneacutetico norterdquo para diferenciarlo del polo geograacutefico

lo que a veces induce a confusioacuten

19

En la figura 15 es de notar que las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

solo son paralelas a la superficie de la tierra en las regiones cercanas al

ecuador En cualquier otra locacioacuten estaacuten algo desviadas formando un

cierto aacutengulo con la horizontal (lo que no impide que la bruacutejula siga

apuntando al norte) Es faacutecil comprobar el aacutengulo que forman las liacute-

neas con la horizontal utilizando una bruacutejula Una vez que haya sido

orientada hacia el norte en posicioacuten horizontal basta con girarla frac14 de

vuelta alrededor de la direccioacuten paralela a la aguja de manera que

quede perpendicular a su posicioacuten anterior La aguja giraraacute apuntando

hacia la tierra en el hemisferio norte y hacia el cielo en el hemisferio

sur quedando paralela a la liacutenea de induccioacuten y a la direccioacuten real del

campo en ese punto

El aacutengulo que forman las liacuteneas de induccioacuten con la horizontal en

cada punto de la Tierra es la lsquoinclinacioacutenrsquo del campo magneacutetico en ese

punto

Los polos magneacuteticos se encuentran a una distancia considerable

de los polos geograacuteficos Actualmente el polo norte magneacutetico se en-

cuentra cerca de la isla de Bathurst en el norte de Canadaacute a unos 1

600 km del norte geograacutefico el polo sur magneacutetico se encuentra cerca

de la Tierra Adelia de la Antaacutertica a unos 2 600 km del polo sur geo-

graacutefico Los polos magneacuteticos cambian de posicioacuten con el tiempo

fenoacutemeno conocido como deriva polar y se ha dado el caso de que la

deriva polar se invierta es decir que el desplazamiento de los polos

cambie de sentido o retroceda (Figura 16) La ciencia que estudia los

fenoacutemenos magneacuteticos asociados a la Tierra y su atmoacutesfera se conoce

como Geomagnetismo

A los polos magneacuteticos les gusta el movimiento Ademaacutes de desplazarse a lo largo de la historia geoloacutegica la polaridad

de los polos terrestres tambieacuten se ha invertido perioacutedicamente el norte

magneacutetico se ha convertido en sur y viceversa La razoacuten de estas in-

versiones no es conocida sin embargo han quedado registradas visi-

blemente en las rocas de origen iacutegneo que se van creando tanto en la

superficie de la tierra como en los fondos marinos de nueva forma-

cioacuten

En la deacutecada de 1900-1910 B Brunhes en Francia y M Matuyama

en Japoacuten encontraron que las rocas podiacutean catalogarse en dos grandes

grupos de acuerdo con sus propiedades magneacuteticas El primer grupo

correspondiacutea a las rocas de polaridad normal con su magnetizacioacuten

orientada en la misma direccioacuten y sentido del campo magneacutetico de la

Tierra El segundo estaba constituido por las rocas con polaridad in-

versa con la magnetizacioacuten orientada en sentido contrario a la del

campo terrestre Esta particularidad generoacute muchas interrogantes en su

eacutepoca pues la existencia de dos orientaciones magneacuteticas con sentido

contrario pareciacutea algo totalmente arbitrario e inexplicable Los estu-

dios en diversas locaciones geograacuteficas permitieron conocer con exac-

titud cuaacutel era la orientacioacuten del campo magneacutetico de nuestro planeta

en las diferentes eras geoloacutegicas

Figura 16 Deriva del polo magneacutetico norte durante

los uacuteltimos 200 antildeos Con anterioridad a 1831 estaba

maacutes cercano al polo norte y se desplazoacute hacia el sur

21

Hoy dia se sabe que la roca fundida o magma que fluye de los vol-

canes y hendiduras de la corteza terrestre contiene gases disueltos y

partiacuteculas minerales soacutelidas entre ellas partiacuteculas de magnetita La

magnetita pierde sus propiedades magneacuteticas por encima de los 587 oC pero vuelve a recuperarlas cuando la temperatura disminuye por

debajo de ese valor Cuando el magma se enfriacutea y solidifica las partiacute-

culas de magnetita se magnetizan en la misma direccioacuten que el campo

magneacutetico terrestre y su magnetismo queda ldquocongeladordquo en la posi-

cioacuten original Asiacute quedoacute grabada en la roca la ubicacioacuten del campo

magneacutetico de la tierra en el momento que el magma solidificoacute

Durante la 2da Guerra Mundial (1939-1945) las reservas de petroacute-

leo disminuyeron considerablemente a causa de las acciones beacutelicas

Al terminar la guerra se organizoacute una buacutesqueda intensa en las plata-

formas submarinas para tratar de remediar la escasez de combustible

Las compantildeiacuteas de petroacuteleo construyeron buques con equipos especia-

les de perforacioacuten capaces de cargar toneladas de tuberiacuteas y de perfo-

rar a kiloacutemetros de profundidad Los estudios relacionados con la

oceanologiacutea tambieacuten fueron estimulados por esta situacioacuten y los

oceanoacutelogos comenzaron a estudiar en detalle las caracteriacutesticas mag-

neacuteticas del fondo de los oceacuteanos Uno de los equipos utilizados con

este fin fue un tipo de magnetoacutemetro muy sensible desarrollado para

equipar a los aviones que se dedicaban a la guerra antisubmarina

Las experiencias obtenidas de los buques exploradores de petroacuteleo

se aprovecharon para construir el Glomar Challenger un barco de

investigaciones disentildeado especiacuteficamente para los estudios geoloacutegicos

marinos capaz de tomar muestras de roca a gran profundidad Poste-

riormente mediante meacutetodos paleontoloacutegicos y estudios de isoacutetopos

radiactivos se determinoacute la edad de esas rocas y su orientacioacuten relati-

va Se comproboacute que la expulsioacuten del magma durante decenas de mi-

les de antildeos habiacutea dado lugar a las diferentes cadenas montantildeosas que

actualmente existen en el fondo de los oceacuteanos

iquestPor queacute precisamente en el fondo de los oceacuteanos Porque alliacute la

corteza terrestre es maacutes delgada y para salir al exterior el magma ne-

cesita recorrer un camino mucho maacutes corto que por cualquier otra viacutea

(Figura 17)

22

Figura 17 Cordillera del AtlaacutenticoTomado de This

Dynamic Earth US Dept of the InteriorUS Geological

Survey ISBN 0-16-048220-8

En la medida que se fue revelando la distribucioacuten magneacutetica en el

fondo de los oceacuteanos las diferencias entre las rocas con polaridad

directa e inversa expuestas por Brunhes y Matuyama a principios del

siglo XX dejaron de ser arbitrarias y fue tomando forma un cierto

patroacuten de distribucioacuten Cuando la regioacuten analizada llegoacute a ser suficien-

temente extensa se comproboacute que las regiones magneacuteticas en los fon-

dos oceaacutenicos estaban conformadas en bandas similares a las franjas

de una cebra Franjas de rocas con magnetizacioacuten alterna de polaridad

directa e inversa se alternaban a ambos lados de la cresta central del

oceacuteano Atlaacutentico las denominadas bandas magneacuteticas

En el fondo del oceacuteano la corteza nueva se forma continuamente en la

cresta o parte superior de la cordillera (Figura 18) Lejos de la cresta

las rocas son muy viejas y a medida que nos acercamos a la cresta son

cada vez maacutes joacutevenes lo que se comprueba al analizar la cantidad de

sedimentos depositados en el lecho oceaacutenico Sobre las rocas maacutes

viejas descansa una mayor cantidad de sedimentos

Figura 18 Evidencia experimental de la formacioacuten de las

bandas a) La cresta hace 5 millones de antildeos b) Hace 2 millo-

nes de antildeos c) Hoy diacutea Adaptado de This Dynamic Earth US

Dept of the InteriorUS Geological Survey ISBN 0-16-

048220-8

Las rocas maacutes joacutevenes cercanas a la cresta siempre tienen polari-

dad normal coincidiendo con la direccioacuten actual del campo magneacutetico

terrestre Las bandas de rocas maacutes alejadas alternan su polaridad de

normal a inversa y viceversa indicando que el campo magneacutetico de la

tierra ha invertido su polaridad muchas veces a lo largo de millones de

antildeos Los modelos teoacutericos de formacioacuten de rocas en el fondo del

oceacuteano coinciden de forma excelente con los datos experimentales y

en el presente la corteza oceaacutenica se considera una especie de ldquocinta

magneacuteticardquo donde ha quedado registrada la historia del movimiento de

los polos y de las inversiones del campo magneacutetico terrestre durante mi-

llones de antildeos

En los uacuteltimos antildeos mediciones precisas han dado por resultado una

disminucioacuten significativa de la intensidad del campo magneacutetico terrestre

de aproximadamente 10 Se desconoce si este proceso conduciraacute a otra

inversioacuten de la polaridad o no en un futuro no muy lejano

Magnetosfera y viento solar iquestQuieacuten no sabe que el campo magneacutetico terrestre posibilita la orientacioacuten

geograacutefica con la ayuda de la bruacutejula Junto a la estrella polar sirvioacute de

guiacutea a los viajeros durante siglos Hoy diacutea tambieacuten tenemos el Global

Positional System (GPS) que realiza la misma funcioacuten con mucha mayor

precisioacuten apoyaacutendose en un sistema de 24 sateacutelites que circunvalan la

Tierra Lo que no desmerece ni mucho menos la utilidad de la bruacutejula

Pero es mucho menos conocido que el campo magneacutetico terrestre rea-

liza una segunda y mucha maacutes importante funcioacuten Protege nuestro plane-

ta de los excesos de la radiacioacuten solar hasta el punto que se ha estimado

que de no existir el campo magneacutetico la Tierra seriacutea un sitio seco y aacuterido

como Marte el viento solar habriacutea arrastrado al espacio su agua y su

atmoacutesfera desde hace muchiacutesimos antildeos

El viento solar es un flujo de partiacuteculas cargadas (mayormente proto-

nes y electrones de alta velocidad) que inciden continuamente sobre la

Tierra provenientes del Sol Las partiacuteculas logran escapar de la atraccioacuten

gravitatoria solar porque alcanzan gran energiacutea cineacutetica a causa de las

altas temperaturas

De manera similar a como el agua se desviacutea al chocar con la proa de

una embarcacioacuten y la rodea al interaccionar con el campo terrestre las

fuerzas magneacuteticas hacen que el viento solar cambie de rumbo sin modi-

ficar su energiacutea en una regioacuten del espacio llamada el arco de choque Las

partiacuteculas prosiguen su movimiento formando una larga cola alrededor de

la Tierra o girando a su alrededor creando asiacute una especie de cubierta o

envoltura la magnetofunda

Algunas partiacuteculas logran atravesar esa primera barrera magneacutetica pe-

ro son atrapadas maacutes adentro en los denominados cinturones de radia-

cioacuten de Van Allen (Figura 19) Otras logran lsquocolarsersquo finalmente y llegar

hasta la atmoacutesfera a traveacutes de las cuacutespides en los polos norte y sur inter-

accionando con los gases de las capas superiores La interaccioacuten se

25

puede observar a simple vista y es la que da origen a las auroras (boreal y

austral) fenoacutemeno muy comuacuten en las regiones polares pero que rara vez

se manifiesta cerca de los troacutepicos

Figura 19 Magnetosfera terrestre

Un efecto adicional de esta interaccioacuten electromagneacutetica es que

modifica las corrientes eleacutectricas en la ionosfera regioacuten donde se re-

flejan las ondas de radio De aquiacute que cuando la radiacioacuten es intensa

puede perturbar notablemente las comunicaciones y afectar incluso

los instrumentos electroacutenicos maacutes sensibles

Tormenta magneacutetica La tormenta magneacutetica es una perturbacioacuten transitoria global del cam-

po magneacutetico terrestre Consiste en un descenso bien definido de la

intensidad del campo en todo el planeta no mayor de 05 Dura

entre 12 y 24 horas seguido por una recuperacioacuten gradual que persiste

de 1 a 4 diacuteas La disminucioacuten es causada por un campo magneacutetico

sobrepuesto que se suma al campo terrestre en direccioacuten contraria

reduciendo su valor Se genera en la denominada corriente de anillo

en el cinturoacuten exterior de radiacioacuten que circunvala al planeta cuando

es reforzado por los protones procedentes de alguna erupcioacuten solar

violenta La existencia de esta y otras corrientes alrededor de nuestro

planeta ha sido determinada con gran precisioacuten a partir de las medi-

ciones realizadas por sateacutelites (Figura 110)

Figura 110 La corriente de anillo alrededor de la Tierra

En la actualidad es posible monitorear de forma continua la inten-

sidad del campo magneacutetico terrestre el observatorio Kakioka en Ja-

poacuten publica el registro diario en su sitio WEB (httpwwwkakioka-

jmagojpenindexhtml)

La relacioacuten entre las tormentas magneacuteticas y las manchas solares es

bien conocida desde finales del siglo XIX Cuando son visibles gran-

des manchas solares es mucho maacutes probable que aparezca una gran

tormenta magneacutetica El intenso campo magneacutetico asociado a las man-

chas va unido a fulguraciones y eyecciones de sustancia en la corona

solar Es asiacute como se proyectan nubes de plasma hacia el espacio in-

terplanetario en direcciones bien definidas Si una de esas eyecciones

se orienta hacia la Tierra su frente de onda daraacute origen a una tormenta

magneacutetica

El 13 de marzo de 1989 una tormenta severa hizo colapsar las re-

des eleacutectricas en Queacutebec Canadaacute En cuestioacuten de segundos muchos

circuitos de proteccioacuten se desconectaron Seis millones de personas

quedaron sin energiacutea eleacutectrica durante nueve horas con grandes peacuter-

didas econoacutemicas Esta excepcional tormenta magneacutetica produjo auro-

ras boreales a distancias tan lejanas del polo como es el sur de Texas

Fue el resultado de una gran emisioacuten de masa en la corona solar que

tuvo lugar 4 diacuteas antes

iquestSon dantildeinas las tormentas magneacuteticas La exposicioacuten directa a la

radiacioacuten de partiacuteculas de alta energiacutea como las que componen el

viento solar pueden causar enfermedad por radiacioacuten a personas y

animales El mecanismo es el mismo que el que tiene lugar durante las

explosiones o accidentes nucleares las partiacuteculas atraviesan los tejidos

causando dantildeos microscoacutepicos en las ceacutelulas La radiacioacuten puede afec-

tar los cromosomas causar caacutencer o servir de plataforma para otros

problemas de salud Dosis muy grandes son fatales de inmediato

La atmoacutesfera y la magnetosfera proporcionan un nivel adecuado de

proteccioacuten en la superficie terrestre pero los cosmonautas que se en-

cuentran en oacuterbita estaacuten sujetos a dosis potencialmente letales si son

expuestos a la radiacioacuten proveniente de una erupcioacuten solar Este es

otro de los problemas ineludibles que hay que resolver durante los

vuelos espaciales

Existe mucha especulacioacuten sobre si la lluvia de partiacuteculas que ori-

gina las tormentas magneacuteticas puede o no afectar a las personas en la

superficie terrestre pero casi no hay definiciones hasta el momento

Un reporte del antildeo 2000 publicado en el Astronomical amp Astrophysi-

cal Transactions (Vol 19 1) bajo el tiacutetulo ldquoConfirmacioacuten experimen-

tal del efecto bioefectivo de las tormentas magneacuteticasrdquo asienta sus

resultados en un meacutetodo de diagnoacutestico muy cuestionado y calificado

como no cientiacutefico la electropuntura de Voll (ver capiacutetulo 8) Estu-

dios maacutes recientes fundamentados en mediciones de mayor confiabi-

lidad indican una deacutebil relacioacuten estadiacutestica entre las tormentas magneacute-

ticas y la presioacuten arterial Esos estudios auacuten no han sido reproducidos

por otros investigadores por lo que no se pueden considerar como

definitivos

Magnetismo planetario y solar Los cuatro planetas gigantes (Juacutepiter Saturno Urano y Neptuno) po-

seen campos magneacuteticos mucho maacutes intensos que el terrestre El eje

magneacutetico de Saturno parece estar alineado exactamente con su eje

geograacutefico de rotacioacuten mientras que los de Urano y Neptuno estaacuten

inclinados unos 60ordm a partir del eje geograacutefico Venus por el contrario

no es magneacutetico mientras que el pequentildeo Mercurio solo ligeramente

maacutes grande que nuestra luna sorprendioacute a los cientiacuteficos por estar

magnetizado

Marte y la Luna no poseen campo magneacutetico pero presentan en su

superficie grupos de rocas magnetizadas de forma permanente sugi-

riendo que en alguacuten momento siacute lo tuvieron Los grupos de rocas

magnetizadas en Marte observadas por primera vez en la misioacuten es-

pacial del Mars Global Surveyor son especialmente sorprendentes

debido a que parecen formar bandas similares a las que aparecen en la

cordillera del Atlaacutentico

El campo magneacutetico de Juacutepiter es en particular notable Si los

campos de la Tierra y Juacutepiter fueran representados aproximadamente

por barras magneacuteticas en el centro del planeta la de Juacutepiter seriacutea unas

20 000 veces maacutes intensa El eje magneacutetico de Juacutepiter estaacute ligeramente

desviado del eje de rotacioacuten tal como sucede en la Tierra pero mien-

tras Juacutepiter y la Tierra giran en el mismo sentido la polaridad magneacute-

tica de Juacutepiter se encuentra invertida tiene sentido contrario al de la

Tierra

El Sol posee un campo magneacutetico semejante al de la Tierra pero

su magnetismo se manifiesta adicionalmente de otra manera A prin-

cipios de los antildeos 1600 Galileo Galilei y Christopher Scheiner obser-

varon manchas que se moviacutean en el ecuador solar Tardaban 27 diacuteas

en dar una vuelta completa por lo que dedujeron que el Sol giraba El

periacuteodo se incrementaba a 295 diacuteas en las regiones lejanas al ecuador

indicando que la superficie del Sol no era soacutelida Galileo y Scheiner

supusieron que las manchas eran nubes que flotando sobre la superfi-

cie obstruiacutean parcialmente el paso de luz

Ahora se sabe que las regiones de las manchas no son nubes sino que

estaacuten asociadas a intensos campos magneacuteticos Son maacutes oscuras porque

estaacuten algo maacutes friacuteas unos 2000 ordmC por debajo de la temperatura de los

alrededores Se supone que de alguna manera los intensos campos magneacute-

ticos reducen el flujo local de calor y disminuyen la temperatura en esa

regioacuten pero el proceso mediante el cual ocurre la reduccioacuten auacuten se des-

conoce Los astroacutenomos piensan que las corrientes eleacutectricas que fluyen

en el plasma solar y crean esos campos magneacuteticos toman su energiacutea de la

desigual rotacioacuten del Sol maacutes raacutepida en el ecuador

La intensidad de los campos calculada a partir de diversas mediciones

realizadas en la Tierra y en misiones espaciales con instrumentos muy

especializados resulta ser unas 3000 veces mayor que la del campo mag-

neacutetico terrestre A modo de comparacioacuten el valor de la intensidad de

campo de un imaacuten corriente como el de una bocina de audio puede ser

de 100 a 300 veces la del campo terrestre

Las manchas solares presentan muchos rasgos enigmaacuteticos Su

cantidad aumenta y disminuye siguiendo un ciclo algo irregular que

dura unos 11 antildeos (Figura 111) La mayor parte de las veces las man-

chas aparecen por pares con polaridades magneacuteticas opuestas En la

primera mitad de un ciclo la primera mancha que aparece tiene siem-

pre polaridad norte o (+) y la mancha siguiente polaridad sur (-)

pero en el ciclo posterior las polaridades se invierten

Figura 111 Ciclo de repeticioacuten del nuacutemero de man-

chas solares (Tomado de httpwwwistpgsfc

nasagovstargazeMintrohtm)

El campo magneacutetico global del Sol asociado a sus polos norte y

sur tambieacuten invierte su polaridad cada ciclo unos 3 antildeos despueacutes de

cada miacutenimo de manchas Todo lo anterior indica que este ciclo de 11

antildeos de las manchas solares es un fenoacutemeno esencialmente magneacutetico

Existen varias teoriacuteas para intentar explicar este comportamiento pero

ninguna es definitoria

Teoriacutea del dinamo autosustentable

Esta teoriacutea trata de explicar el origen de los campos magneacuteticos

presentes en muchos astros mediante un modelo simplificado que

imita la realidad Para ello considera un liacutequido conductor de la elec-

tricidad que se encuentra en rotacioacuten Ademaacutes su temperatura no es

homogeacutenea por lo que existen corrientes de conveccioacuten en su seno

similares a las que aparecen en un liacutequido calentado en una cazuela

Las primeras suposiciones acerca del origen del magnetismo terrestre

se sustentaban por el criterio de que la rotacioacuten de la Tierra era la res-

ponsable de la existencia del campo magneacutetico En primera instancia

la idea parece atractiva pues a las partiacuteculas elementales como los

protones y electrones se les asocia cierta rotacioacuten elemental (el mo-

mento angular orbital y el momento angular de spin) y ademaacutes poseen

propiedades magneacuteticas Asiacute por ejemplo PM Blackett ganador del

premio Nobel de 1948 por su trabajo acerca de los rayos coacutesmicos

sugirioacute alguna vez que quizaacutes cualquier objeto en rotacioacuten deberiacutea

tener un campo magneacutetico asociado Sin embargo todos los experi-

mentos realizados con este fin proporcionaron resultados negativos

Posteriormente el descubrimiento de la inversioacuten de la polaridad del

campo magneacutetico ocurrida muchas veces en los uacuteltimos millones de

antildeos (desde luego sin que el sentido de rotacioacuten de la Tierra variacutee)

contradijo enteramente la suposicioacuten de Blackett

Mediante el estudio de las ondas siacutesmicas que se originan durante

los terremotos se ha llegado a conocer que la Tierra posee un nuacutecleo

liacutequido denso de aproximadamente la mitad de su diaacutemetro constitui-

do esencialmente por hierro fundido A su vez ese nuacutecleo liacutequido

posee un nuacutecleo soacutelido auacuten maacutes pequentildeo (Figura 112)

Se supone que el metal fundido estaacute circulando respecto al nuacutecleo

y atraviesa continuamente el campo magneacutetico existente lo que crea-

riacutea corrientes eleacutectricas en el seno del liacutequido Como las corrientes

eleacutectricas generan campos magneacuteticos (ver capiacutetulo 3) de alguna ma-

nera la rotacioacuten creariacutea un campo magneacutetico autosostenido Es decir

el campo generariacutea corrientes que a su vez dariacutean origen al campo que

a su vez engendrariacutea otras corrientes y asiacute sucesivamente La dificul-

tad esencial radica en que hay que demostrar lo anterior basaacutendose

rigurosamente en las leyes de la fiacutesica lo que nadie ha logrado hasta el

momento

El problema es bastante peliagudo porque entre otras cosas la Tie-

rra gira alrededor de un eje imaginario lo que inmediatamente sugiere

que ese eje deberiacutea funcionar como un eje de simetriacutea Sin embargo

ya en 1931 Thomas G Cowling en Inglaterra demostroacute que ninguna

dinamo autosostenida en el centro de la Tierra podiacutea tener un eje de

simetriacutea Auacuten maacutes para resolver el problema de forma incontroverti-

ble seriacutea tambieacuten necesario obtener informacioacuten sobre las fuentes de

calor en el interior del planeta (informacioacuten que no se posee) o al me-

nos hacer suposiciones razonables que conduzcan a una solucioacuten

aceptable 31

Figura 112 El centro de la Tierra Tomado de

httpistpgsfcnasagovearthmagMdynamo2htm

Las fuentes de calor generan movimientos de conveccioacuten en el nuacutecleo

que tambieacuten tendriacutean que formar parte de la solucioacuten del problema

Pero no solo se desconoce doacutende estaacuten las fuentes maacutes intensas de

calor adicionalmente cualquier movimiento de conveccioacuten causado

por el calor estaraacute muy modificado por la rotacioacuten de la Tierra El

efecto seriacutea similar a coacutemo se modifica el movimiento de las masas de

aire en la atmoacutesfera haciendo que huracanes y tormentas se arremoli-

nen en su forma caracteriacutestica

Los intentos teoacutericos realizados hasta el momento solo proporcionan

aproximaciones que no se ajustan a la realidad Los modelos numeacuteri-

cos maacutes recientes buscan soluciones computadorizadas basadas en las

ecuaciones de la magnetohidrodinaacutemica pero para llegar a una solu-

cioacuten vaacutelida se deben resolver sistemas de ecuaciones muy complejos

cuyos paraacutemetros incluso no estaacuten bien determinados Se puede obte-

ner informacioacuten adicional en Demorest Paul Dynamo Theory and

Earths Magnetic Field 21 May 2001

(httpsetiathomeberkeleyedu~pauldetc210BPaperpdf) y tambien

en Fitzpatrick Richard MHD Dynamo Theory 18 May 2002

(httpfarsidephutexaseduteachingplasmalecturesnode69html)

CAPIacuteTULO 2

CAMPO MAGNEacuteTICO

Magnetismo microscoacutepico

Cualquier cuerpo estaacute formado por los pequentildeiacutesimos aacutetomos y estos a

su vez estaacuten constituidos por partiacuteculas mucho maacutes pequentildeas princi-

palmente protones neutrones y electrones aunque no son las uacutenicas

Protones y neutrones se concentran en un nuacutecleo diminuto 10 000 ve-

ces menor que la envoltura donde se encuentran los electrones en mo-

vimiento formando una especie de nube poco definida (figura 21) El

electroacuten es auacuten mucho maacutes pequentildeo tanto que resulta difiacutecil precisar

con exactitud cuaacutento maacutes

Figura 21 A Esquema aproximado de un aacutetomo B Re-

presentacioacuten imaginaria utilizada en algunos caacutelculos y

aproximaciones (modelo planetario)

Aacutetomo significa indivisible en griego La palabra se sigue usando

aunque en realidad los aacutetomos dejaron de ser indivisibles hace mucho

Son muy pequentildeos el aacutetomo maacutes ligero el de hidroacutegeno tiene un diaacute-

metro de aproximadamente 10-10 m (00000000001 m o una diezmillo-

neacutesima de miliacutemetro) Una sola gota de agua contiene maacutes de mil trillo-

nes de aacutetomos Un milloacuten de billones Se expresa por la unidad seguida

de 18 ceros o 1018 En las uacuteltimas deacutecadas la tecnologiacutea moderna ha

permitido fotografiar los aacutetomos e incluso manipularlos uno a uno

(figura 22)

Figura 22 Imaacutegenes de aacutetomos individuales obtenidas me-

diante diversos microscopios de uacuteltima generacioacuten A Aacuteto-

mos ordenados en la superficie de un soacutelido obtenida con un

microscopio electroacutenico de alta resolucioacuten B Aacutetomos indi-

viduales de xenoacuten sobre una superficie de niacutequel ordenados

utilizando un microscopio tuacutenel de barrido para formar las

letras IBM (International Businnes Machines)

Los aacutetomos tienen masa Todos los cuerpos son atraiacutedos hacia la

Tierra y al ser colocados en una balanza tienen peso Cuando los cuer-

pos estaacuten en reposo el peso se expresa por la conocida relacioacuten P =

mg donde m es la suma de las masas de los aacutetomos que lo conforman y

g la aceleracioacuten de la gravedad Los cuerpos tambieacuten poseen propieda-

des eleacutectricas los neutrones en el aacutetomo no tienen carga pero los pro-

tones tienen carga positiva y los electrones negativa En condiciones

normales los cuerpos son eleacutectricamente neutros pues sus aacutetomos po-

seen igual cantidad de protones y electrones Pero si por alguna razoacuten

un cuerpo adquiere electrones en exceso se cargaraacute negativamente Por

el contrario si tiene un defecto de electrones entonces predominaraacute la

carga positiva de los protones y el cuerpo tendraacute una carga positiva La

experiencia nos dice que los cuerpos cargados que poseen igual carga

se repelen y los de carga diferente se atraen

Finalmente ademaacutes de poseer extensioacuten masa y propiedades eleacutec-

tricas las sustancias tambieacuten poseen propiedades magneacuteticas Cada

electroacuten atesora un magnetismo intriacutenseco o momento magneacutetico cuyo

valor se representa por el momento magneacutetico de spin (μs) y se com-

porta como un imaacuten en miniatura Protones y neutrones tambieacuten poseen

un magnetismo intriacutenseco pero menos intenso que el de los electrones

Cuando los electrones pasan a formar parte de un aacutetomo especiacutefico

pueden o no comunicarle propiedades magneacuteticas en dependencia de su

cantidad y su pareamiento La razoacuten es que tienden a ubicarse en la

envoltura atoacutemica por pares con la polaridad opuesta anulando mu-

tuamente su magnetismo de la misma forma que dos imanes largos y

estrechos tienden a cancelarlo al pegarse por sus polos opuestos Si

todos los electrones estaacuten pareados el magnetismo total se cancelaraacute

Una contribucioacuten adicional de los electrones al magnetismo atoacutemico

resulta del momento magneacutetico orbital (μL) originado por la interac-

cioacuten de los electrones con el nuacutecleo atoacutemico (figura 23) El momento

magneacutetico atoacutemico (a) recoge las contribuciones de los momentos

magneacuteticos orbitales y de spin de todos los electrones del aacutetomo

Figura 23 Representacioacuten claacutesica del

momento magneacutetico de spin μs y el

momento magneacutetico orbital μL asocia-

dos a un electroacuten

Cuando la suma de las contribuciones de todos los electrones se anu-

la se obtiene un aacutetomo diamagneacutetico (μa = 0) que esencialmente no

posee propiedades magneacuteticas intriacutensecas aunque puede ser repelido

deacutebilmente por un campo magneacutetico externo como se veraacute en la sec-

cioacuten siguiente Las sustancias formadas por aacutetomos de este tipo son

sustancias o materiales diamagneacuteticos

En los aacutetomos paramagneacuteticos la suma de contribuciones produce un

momento magneacutetico no nulo (μa ne 0) y cada aacutetomo se comporta como

un imaacuten microscoacutepico Cuando esos aacutetomos se unen dan origen a los

materiales paramagneacuteticos

35

En adicioacuten existen aacutetomos paramagneacuteticos un tanto especiales que

se organizan de forma espontaacutenea para formar soacutelidos con propiedades

magneacuteticas mucho maacutes intensas que los paramagneacuteticos convenciona-

les estos soacutelidos se denominan ferromagneacuteticos y se describen en las

secciones siguientes

Diamagnetismo

Son diamagneacuteticos algunos metales como el cobre y el bismuto los

gases inertes como el helio el argoacuten y el neoacuten el hidroacutegeno molecular

la sal de mesa el agua y muchos otros compuestos orgaacutenicos e inorgaacute-

nicos Sin embargo a pesar de que el momento magneacutetico de los aacuteto-

mos de las sustancias diamagneacuteticas es nulo estas sustancias son capa-

ces de interaccionar con los campos magneacuteticos externos por la razoacuten

siguiente

Cuando un campo magneacutetico externo actuacutea sobre un material dia-

magneacutetico en los aacutetomos que lo componen aparecen dipolos magneacuteti-

cos inducidos similares a pequentildeos imanes pero de sentido contrario al

del campo externo aplicado Surgen fuerzas de repulsioacuten muy deacutebiles y

la sustancia diamagneacutetica es repelida hacia la regioacuten donde el campo

magneacutetico es menos intenso Esta propiedad es independiente de si el

campo externo tiene polaridad norte o polaridad sur

La interaccioacuten diamagneacutetica es muy pequentildea Solo es detectable

cuando se aplican campos magneacuteticos muy intensos y no es necesario

tomarla en cuenta en aplicaciones de intereacutes praacutectico cuando hay pre-

sentes efectos magneacuteticos adicionales como los paramagneacuteticos o fe-

rromagneacuteticos

Paramagnetismo

Son paramagneacuteticos algunos gases como el nitroacutegeno y oxiacutegeno mole-

culares metales como el aluminio el wolframio y el platino y muchas

sales y otros compuestos Al acercarse una sustancia paramagneacutetica a

un campo magneacutetico cada aacutetomo interacciona por separado con el

campo y su momento magneacutetico tiende a orientarse en la direccioacuten del

campo externo o se orienta realmente si la sustancia es un gas o un

liacutequido poco viscoso Conjuntamente surgen fuerzas de atraccioacuten tal y

como ocurre con los polos opuestos de dos imanes convencionales y la

sustancia es atraiacuteda deacutebilmente como un todo hacia la regioacuten donde el

campo es maacutes intenso (hacia donde estaacuten maacutes unidas las liacuteneas de in-

duccioacuten magneacutetica)

En la figura 24 una barra imantada ilustra lo dicho anteriormente

Las liacuteneas de induccioacuten salen de un extremo y se curvan para llegar al

otro formando rizos o bucles cerrados con una parte dentro del imaacuten y

la otra fuera El campo magneacutetico es maacutes intenso en los extremos de la

barra donde las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica estaacuten maacutes unidas en los

costados donde estaacuten separadas el campo magneacutetico es maacutes deacutebil

Figura 24 Las sustancias paramagneacuteticas son atraiacutedas

hacia donde el campo es maacutes intenso (liacuteneas de induccioacuten

magneacutetica maacutes unidas) Las diamagneacuteticas son repelidas

Este comportamiento no depende de si el polo es norte o

sur

Magnetismo macroscoacutepico No es posible separar los polos magneacuteticos Cualquier intento de dividir

un imaacuten permanente da origen a otros imanes con sus correspondientes

polos positivo y negativo aunque la divisioacuten se repita hasta alcanzar un

tamantildeo microscoacutepico y llegar al nivel atoacutemico (figura 25) Significa

que no existe una carga o monopolo magneacutetico anaacutelogo a la carga eleacutec-

trica que seraacute analizada en el capiacutetulo siguiente

La intensidad del campo magneacutetico en el vaciacuteo se designa usual-

mente por H o por la induccioacuten magneacutetica B Cuando se designa por

37

H su magnitud en el Sistema Internacional de Unidades se mide en

amperemetro (Am) Cuando se designa por B se mide en tesla (T) En

otros sistemas de unidades ya en desuso se utilizaban el Oersted (Oe)

y el Gauss (G) con ese fin Maacutes detalles sobre el Sistema Internacional

de Unidades aparecen en el apeacutendice al final del capiacutetulo

Figura 25 Dipolo magneacutetico

En el vaciacuteo B y H se relacionan por la expresioacuten B = oH donde o

es una constante denominada permeabilidad del vaciacuteo En cualquier

otro medio B y H se relacionan seguacuten B = o(H + M) donde H es el

campo externo al medio y M la magnetizacioacuten originada por la contri-

bucioacuten de los momentos magneacuteticos internos de la sustancia en cues-

tioacuten

Otros paraacutemetros magneacuteticos son la permeabilidad relativa r y la

susceptibilidad magneacutetica m relacionada con r por la expresioacuten m =

r ndash1 Para los paramagneacuteticos m es positiva mientras que para los

diamagneacuteticos es negativa En la tabla 21 aparecen los valores de algu-

nas sustancias Los valores negativos indican que tanto el cobre como

el agua son diamagneacuteticos

TABLA 21

Susceptibilidad magneacutetica de algunas sustancias

Sustancia m (adimensional)

Cobre - 098 x 10-5

Magnesio 12 x 10-5

Oxiacutegeno (1 atm) 1935 x 10-8

Agua - 056 x 10-6

38

Las ceacutelulas y los tejidos no obstruyen apreciablemente el paso del

campo magneacutetico De ahiacute que cuando se aplica uno de estos campos a

una planta animal o persona aunque sea de muy baja intensidad siem-

pre podraacute interactuar en mayor o menor grado con todas las moleacuteculas

aacutetomos e iones del sujeto en cuestioacuten La interaccioacuten seraacute mucho menos

importante con los aacutetomos e iones diamagneacuteticos que con los paramag-

neacuteticos y por regla general esta uacuteltima es la interaccioacuten que se debe

considerar junto a la ferromagneacutetica Las cargas en movimiento dentro

del organismo que crean corrientes eleacutectricas de intensidad detectable

tambieacuten pueden interaccionar con los campos magneacuteticos Si los cam-

pos magneacuteticos son muy intensos su interaccioacuten con las ceacutelulas y los

tejidos puede causar perjuicios en el organismo como se veraacute maacutes ade-

lante

Paramagnetismo y bajas temperaturas

Mediante la magnetizacioacuten y desmagnetizacioacuten sucesiva de sustancias

paramagneacuteticas se han obtenido las temperaturas maacutes lsquofriacuteasrsquo posibles

Desarrollado por primera vez en 1937 por el quiacutemico William Giauque

el meacutetodo utiliza un campo externo para alinear los momentos magneacuteti-

cos de los aacutetomos de la sustancia utilizada para enfriar usualmente una

sal paramagneacutetica en disolucioacuten La disolucioacuten se sumerge en un bantildeo

de helio liacutequido (- 2689 degC) que la enfriacutea y a la vez sirve de conduc-

tor del calor

La sal logra enfriarse conjuntamente con sus alrededores porque pa-

ra lograr alinearse cuando se aplica un campo externo los momentos

magneacuteticos de los aacutetomos que la componen necesitan ceder calor El

helio liacutequido traslada ese calor al exterior Cuando se eliminan a la vez

la conduccioacuten del calor (aislando el sistema) y el campo magneacutetico

externo los momentos magneacuteticos adoptan nuevamente una orientacioacuten

desordenada absorben calor y reducen la temperatura de la sal y sus

alrededores El proceso se repite ciacuteclicamente para lograr la mayor dis-

minucioacuten posible de la temperatura

Con este proceso se han alcanzado temperaturas muy cercanas al ce-

ro de la escala absoluta de Kelvin (hasta 0002 K) La temperatura del

hielo fundente (cero grados de la escala Celsius) equivale a 27315 K

El cero de la escala Kelvin se conoce como cero absoluto

De seguro el lector ya se habraacute preguntado iquestpor queacute algunas sustan-

cias tienen un magnetismo mucho maacutes fuerte que las demaacutes iquestPor queacute

algunas se magnetizan permanentemente formando imanes y otras no

La respuesta estaacute en que como se dijo antes dentro de las sustancias

formadas por aacutetomos paramagneacuteticos existe un grupo especial que tiene

propiedades magneacuteticas muy acentuadas las sustancias ferromagneacuteti-

cas

Ferromagnetismo

Ciertos soacutelidos metaacutelicos como el hierro el niacutequel el cobalto y muchas

de sus aleaciones son ferromagneacuteticos Estos materiales son atraiacutedos

fuertemente por el imaacuten con una intensidad miles de veces mayor que

los materiales paramagneacuteticos Algunos de ellos tienen la propiedad de

que pueden ser magnetizados permanentemente mediante un proceso

conocido por magnetizacioacuten teacutecnica que consiste en someter el mate-

rial a la accioacuten de un campo magneacutetico externo de gran intensidad

generado por un electroimaacuten (ver figura 211)

En adicioacuten a los metales y aleaciones tambieacuten existen oacutexidos y ce-

raacutemicas que poseen propiedades magneacuteticas notables La magnetita

Fe3O4 es una de estas sustancias asiacute como otros oacutexidos sinteacuteticos de

parecida estructura cristalina donde parte de los aacutetomos de hierro se

sustituyen con manganeso niacutequel cobalto zinc litio o sus mezclas

Los oacutexidos poseen un magnetismo un tanto diferente al anterior desde

el punto de vista microscoacutepico y se les llama ferrimagneacuteticos aunque

no existen diferencias esenciales en su comportamiento macroscoacutepico

La mayor diferencia es que los metales y aleaciones son buenos con-

ductores de la electricidad pero los ferrimagneacuteticos la conducen muy

mal son aislantes de la corriente eleacutectrica Sus propiedades magneacuteticas

aunque intensas no llegan a ser tan notables como en los ferromagneacuteti-

cos pero por otra parte su alta resistividad las hace insustituibles en

muchas aplicaciones Por ejemplo en dispositivos para radio y televi-

sioacuten donde los metales ferromagneacuteticos dan origen a grandes peacuterdidas

de energiacutea por disipacioacuten de calor

La intensa actividad magneacutetica de los materiales ferro y ferrimagneacute-

ticos se debe a que los aacutetomos de estas sustancias interaccionan espon-

taacuteneamente unos con otros Esa interaccioacuten hace que sus momentos

magneacuteticos se ordenen en conglomerados de tamantildeo microscoacutepico

llamados dominios magneacuteticos Todos los momentos magneacuteticos atoacute-

micos dentro de un determinado dominio apuntan en la misma

40

direccioacuten por lo que cada dominio se comporta como un dipolo magneacute-

tico de intensidad miles de veces mayor que la de un solo momento

magneacutetico de valor a

Es posible caracterizar el efecto magneacutetico mediante la magnetiza-

cioacuten M nuacutemero de momentos magneacuteticos atoacutemicos por unidad de vo-

lumen en el material considerado Si se utiliza el siacutembolo para indicar

la suma de todos los momentos magneacuteticos atoacutemicos a

en un volumen

V determinado entonces a

V

M La pequentildea flecha sobre μa indica

que al sumar hay que tomar en cuenta las diferentes direcciones hacia

donde estaacuten orientados los momentos magneacuteticos (son magnitudes vec-

toriales a diferencia de las escalares como la masa o la temperatura

que simplemente se suman) En el Sistema Internacional de Unidades

M se mide en las mismas unidades de H amperemetro (Am)

Dentro de cada dominio donde todos los momentos magneacuteticos

atoacutemicos estaacuten orientados en la misma direccioacuten M tiene el mayor

valor posible que puede alcanzar M = Ms (magnetizacioacuten de satura-

cioacuten) Sin embargo no todos los dominios magneacuteticos del material

estaacuten orientados en la misma direccioacuten A causa de la agitacioacuten teacutermica

siempre presente cada dominio estaraacute orientado en una direccioacuten dife-

rente a la de los restantes (figura 26) Si se considera el volumen de

todo el material y se suman los momentos magneacuteticos de todos los do-

minios microscoacutepicos aquellos orientados en sentido contrario se can-

celaraacuten El efecto que se obtiene al nivel macroscoacutepico es el de un ma-

terial sin magnetizacioacuten (M = 0)

En resumen en un material ferromagneacutetico no magnetizado previa-

mente dentro de cada dominio microscoacutepico la magnetizacioacuten tiene un

valor Ms pero en el promedio macroscoacutepico para todo el material M =

0

Para orientar todos los dominios en una misma direccioacuten es necesa-

rio aplicar un campo externo H asiacute es posible lograr que las fronteras

entre los dominios (las paredes de dominio) se desplacen de sus posi-

ciones de equilibrio Mediante ese mecanismo los dominios orientados

en la direccioacuten favorable paralela a H aumentan de tamantildeo a costa de

los dominios vecinos Aparece entonces una magnetizacioacuten macroscoacute-

pica resultante M ne 0 en la direccioacuten del campo aplicado y una fuerza F

de atraccioacuten notable sobre el material dirigida hacia el origen del cam-

po externo (figura 26) Si H es bastante intenso llega un momento en

que todos los momentos magneacuteticos apuntan en la misma direccioacuten y el

material queda totalmente magnetizado (o saturado) en lo macroscoacutepi-

co

Figura 26 Aplicacioacuten de un campo externo H sobre un

material ferromagneacutetico Aparece una fuerza F de

atraccioacuten hacia el origen del campo Si hay condiciones

adecuadas al retirar el campo externo el material queda

magnetizado en forma permanente

Materiales lsquodurosrsquo y lsquoblandosrsquo

Seguacuten su comportamiento en presencia del campo externo H los mate-

riales ferro y ferrimagneacuteticos tanto metaacutelicos como ceraacutemicos se divi-

den en duros y blandos En los materiales lsquodurosrsquo es necesario aplicar

un campo intenso para magnetizar el material Estos materiales se usan

para construir imanes artificiales pues son capaces de retener una parte

importante de la magnetizacioacuten despueacutes de que se retira el campo apli-

cado En los materiales lsquoblandosrsquo el campo necesario para magnetizar

el material es muy pequentildeo De aquiacute que estos materiales se utilicen

para fabricar dispositivos eleacutectricos y electroacutenicos que van a ser some-

tidos a un reacutegimen de campo variable (transformadores inductores y

nuacutecleos de electroimanes) donde la retencioacuten de la magnetizacioacuten o

remanencia es indeseable

Tanto los materiales duros como los blandos presentan el fenoacutemeno

de histeacuteresis que consiste en el retraso de la magnetizacioacuten M respecto

al campo aplicado H Si se grafican los diferentes valores que M va

tomando cuando H primero aumenta y despueacutes disminuye hasta inver-

tir su sentido se obtiene una curva cerrada caracteriacutestica llamada lazo

de histeacuteresis (figura 27) En vez de la magnetizacioacuten M tambieacuten es

usual emplear la induccioacuten magneacutetica B = μo (H + M) para caracterizar

el lazo En la figura 27 un valor negativo de H indica que se invirtioacute su

sentido Para H = 0 la magnetizacioacuten no se anula sino que toma el va-

lor Mr = Bro (magnetizacioacuten remanente) Para lograr anular la magne-

tizacioacuten del material es necesario aplicar un campo contrario de inten-

sidad Hc denominado fuerza coercitiva

El aacuterea encerrada por el lazo de histeacuteresis es proporcional a la ener-

giacutea que hay que gastar para magnetizar el material En un nuacutecleo some-

tido a una corriente alterna de alta frecuencia como ocurre en los cir-

cuitos de radio y TV el campo magneacutetico se invierte continuamente

miles o millones de veces por segundo si el aacuterea del lazo no es muy

pequentildea las peacuterdidas de energiacutea seraacuten prohibitivas Por el contrario un

material disentildeado para aplicarse como imaacuten permanente usualmente

requiere de un lazo de histeacuteresis con la mayor aacuterea posible pues una

cifra de meacuterito para esta aplicacioacuten es el maacuteximo valor del producto BH

en el cuadrante superior izquierdo del lazo de histeacuteresis (fig 27)

El producto (BH)maacutex mide la energiacutea magneacutetica almacenada en el

imaacuten a mayor energiacutea mayor poder de atraccioacuten para un mismo volu-

men de material magneacutetico Un gran (BH)maacutex requiere a su vez grandes

valores de Mr y Hc Mientras mayores sean Mr y Hc tambieacuten lo seraacute el

aacuterea encerrada por el lazo

En la tabla 22 aparece la permeabilidad de algunas aleaciones y

compuestos ceraacutemicos ferro y ferrimagneacuteticos blandos Los valores son

miles de veces superiores a los de las sustancias paramagneacuteticas En la

tabla 23 se muestran algunos valores tiacutepicos de la fuerza coercitiva Hc

en kiloamperemetro (kAm) y la remanencia Mr en tesla (T) pertene-

cientes a aleaciones y compuestos utilizados en la fabricacioacuten de ima-

nes permanentes Tambieacuten aparece el producto (BH)maacutex en

43

kilojoulemetro cuacutebico (kJm3) 1 kJ = 103 J Las propiedades de las

diferentes aleaciones que se muestran en las tablas pueden variar nota-

blemente de uno a otro fabricante

Figura 27 Lazo de histeacuteresis induccioacuten magneacutetica B en

funcioacuten de la intensidad de campo aplicada H Br es la

induccioacuten remanente y Hc la fuerza coercitiva La curva

punteada es la curva virgen de magnetizacioacuten o curva de

induccioacuten normal soacutelo se obtiene cuando el material se

magnetiza por primera vez

TABLA 22 Propiedades magneacuteticas de materiales blandos

Material maacutexima

Ferrita de Ni 2 500

Fe 5 500

Fe 96 ndash Si 4 8 000

Ferrita de Mn 10 000

Fe 55 ndash Ni 45 50 000

44

Tabla 23 Propiedades de histeacuteresis de algunos materiales para

imanes permanentes

Material Hc(kAm) Mr(T) (BH)maacutex (kJm3)

Ferrita de estroncio 100-300 02-04 10-40

Alnico 275 06-14 10-88

SmCo5 600-2000 08-11 120-200

Nd2Fe14B 750-2000 10-14 200-440

Temperatura de Curie

Cuando los materiales ferro y ferrimagneacuteticos se calientan y su tempe-

ratura aumenta Ms disminuye a causa de la agitacioacuten teacutermica y las pro-

piedades magneacuteticas se reducen Por encima de cierta temperatura co-

nocida como temperatura o punto de Curie la estructura de dominios

desaparece y Ms se hace igual a cero Esta temperatura caracteriacutestica

de cada material se llama asiacute en honor del fiacutesico franceacutes Pierre Curie

que descubrioacute el fenoacutemeno en 1895 El punto de Curie del hierro metaacute-

lico es de unos 770 C En los ferrimagneacuteticos esta temperatura se de-

nomina temperatura de Neacuteel por el trabajo destacado de Louis Eugegravene

Neacuteel sobre las propiedades magneacuteticas de los soacutelidos

Si el material se enfriacutea nuevamente tras alcanzar la temperatura de

Curie recupera espontaacuteneamente la estructura microscoacutepica de domi-

nios pero queda totalmente desmagnetizado en lo macroscoacutepico Para

que recupere las propiedades magneacuteticas anteriores es necesario volver

a aplicar el proceso de magnetizacioacuten teacutecnica

Magnetismo en los organismos vivos

Existen microorganismos y animales superiores que han lsquoaprendidorsquo a

utilizar el magnetismo terrestre a su conveniencia Algunos prefieren

llamar al estudio de estos temas magnetobiologiacutea otros los denominan

45

biomagnetismo Se ha encontrado magnetita formando parte del orga-

nismo de diversos animales bacterias anguilas palomas y delfines

entre otros Se presume que estos animales utilizan el campo magneacutetico

de la tierra como una especie de bruacutejula interna que les sirve de orienta-

cioacuten para desplazarse en su medio ambiente aunque esto auacuten no ha sido

comprobado en la mayoriacutea de los casos

Un organismo donde se ha comprobado sin lugar a dudas la capaci-

dad de orientarse en la direccioacuten de las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

es el Aquaspirillum magnetotacticum o bacteria magnetotaacutectica descu-

bierta en 1975 por Richard P Blakemore Este investigador encontroacute

que algunas de las bacterias que eacutel observaba al microscopio siempre se

moviacutean hacia el mismo lado del portamuestras cuando acercaba un

imaacuten y comproboacute que invariablemente se dirigiacutean hacia el polo norte

Las bacterias muertas tambieacuten se alineaban paralelas a las liacuteneas de

induccioacuten del campo magneacutetico pero desde luego no se trasladaban al

igual que las vivas

Estas bacterias son capaces de orientarse y viajar a lo largo de las liacute-

neas de induccioacuten porque producen pequentildeas partiacuteculas o magnetoso-

mas compuestos esencialmente de magnetita cada partiacutecula es un pe-

quentildeo imaacuten permanente con sus polos norte y sur Las bacterias se las

arreglan para ordenar estos pequentildeos imanes en una liacutenea y asiacute cons-

truir un imaacuten mucho maacutes largo y potente Utilizan ese imaacuten compuesto

para alinearse a lo largo de las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacuteti-

co de la tierra

En la figura 28 se muestra una bacteria magnetotaacutectica con las hile-

ras de magnetosomas en su interior La seccioacuten ampliada muestra una

de las hileras Las manchas difusas inferiores de mucho mayor tamantildeo

son graacutenulos de azufre

Figura 28 Bacterias magnetotaacutecticas y magnetosomas

Tomado de Magnetite in Freshwater Magnetic Bacteria

Science 203 1355-1357 (1979)

46

iquestPara queacute necesitan una bruacutejula estos microorganismos Estas bac-

terias prefieren vivir lejos de las aacutereas oxigenadas en regiones donde

hay poco o ninguacuten oxiacutegeno son anaeroacutebicas En un medio acuoso el

nivel de oxiacutegeno decrece a medida que se avanza en profundidad y las

bacterias magnetotaacutecticas utilizan sus bruacutejulas internas para conocer

doacutende se encuentra lo maacutes profundo

Las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica son paralelas a la superficie de la

tierra solo en el ecuador en la medida que nos alejamos de alliacute las

liacuteneas de induccioacuten se inclinan hacia la tierra hasta llegar a ser perpen-

diculares en los polos En el hemisferio sur salen de la tierra formando

un aacutengulo y en el hemisferio norte entran en la tierra de manera que

las bacterias que viven en el hemisferio norte al orientarse hacia el

norte van efectivamente hacia lo maacutes profundo Y como era de espe-

rar se comproboacute que las bacterias del hemisferio sur en vez de seguir

el norte se orientan al sur En el ecuador se encuentra una mezcla de

bacterias tipo lsquonortersquo y tipo lsquosurrsquo En experimentos realizados en el

laboratorio la inversioacuten artificial de los campos norte y sur llevoacute a una

inversioacuten de la polaridad de las bacterias en un teacutermino de 8 semanas

Otros ejemplos

Se ha descubierto que las abejas poseen material magneacutetico en la parte

anterior del abdomen el magnetismo parece desarrollarse en el estado

de crisaacutelida y persiste luego en los adultos Tambieacuten existe material

magneacutetico en la anguila particularmente en los huesos del craacuteneo de la

columna vertebral y la faja pectoral En la cabeza y el cuello de las

palomas mensajeras se ha encontrado material ferromagneacutetico en es-

tructuras visibles a simple vista (05 - 2 mm) entre la membrana que

cubre el sistema nervioso central (duramadre) y el craacuteneo Cuando el

material se observa al microscopio electroacutenico aparece una sustancia

opaca de aproximadamente 01 microacutemetros de espesor constituida por

cristales negros de magnetita Tambieacuten se ha encontrado magnetita en

mamiacuteferos especialmente en el delfiacuten comuacuten del Paciacutefico (Delphinus

delphis) aunque esta sustancia magneacutetica se ha localizado en muchas

partes de la cabeza la regioacuten de mayor concentracioacuten se encuentra unos

2 cm detraacutes de la cresta formada por la sutura de las partes occipitales

parietales y frontales en la parte izquierda de la hoz cerebral entre el

craacuteneo y la duramadre

47

Los tiburones poseen un complejo sistema de deteccioacuten electromag-

neacutetico disperso en su cabeza (aacutempulas electrorreceptoras de Lorenzini)

Las aacutempulas estaacuten unidas por canales conductores gelatinosos Cuando

el tiburoacuten avanza con una cierta velocidad va atravesando las compo-

nentes horizontales del campo magneacutetico terrestre Esto crea una dife-

rencia de potencial eleacutectrico en las aacutempulas Como la piel del tiburoacuten

tiene una resistividad muy alta no aparece una diferencia de potencial

detectable entre la superficie ventral y dorsal del animal Sin embargo

la alta conductividad de los canales siacute ocasiona una diferencia de poten-

cial notable en las aacutempulas (A Kalmijn IEEE Trans Magn 17 1113

1981) El umbral de deteccioacuten del campo eleacutectrico por las aacutempulas se

considera cercano a los 2 μVm (iexcleste es el valor del campo que se ob-

tendriacutea con una bateriacutea corriente si los bornes estuvieran separados a

750 km) Una sensibilidad tan extraordinaria sugiere que la magneto-

rrecepcioacuten mediante la induccioacuten magneacutetica es perfectamente posible

Es decir el tiburoacuten utilizariacutea la deteccioacuten del voltaje inducido para de-

terminar su posicioacuten relativa a las liacuteneas de induccioacuten del campo mag-

neacutetico terrestre

Cada antildeo miles de ballenas y delfines quedan varados vivos o

muertos en las playas de todo el mundo Lo mismo puede encallar un

solo animal que toda una manada Algunos de estos animales son viejos

y enfermos pero tambieacuten hay muchos joacutevenes y fuertes A pesar de que

los encallamientos ocurren con frecuencia no siempre se ha podido

encontrar una explicacioacuten razonable de este comportamiento Algunos

de estos sucesos son faacuteciles de explicar los animales mueren en el mar

y las corrientes los llevan hasta la playa Pero cuando los animales que

quedan varados estaacuten vivos es mucho maacutes difiacutecil encontrar una explica-

cioacuten Una de las muchas teoriacuteas que existen es que el encallamiento

ocurre donde las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacutetico terrestre

cruzan la liacutenea de la costa razoacuten por la cual los animales pierden su

orientacioacuten

Se han llevado a cabo gran cantidad de experimentos para verificar

el sentido de orientacioacuten magneacutetica de muchos animales sometieacutendolos

a la accioacuten de campos magneacuteticos y estudiando su comportamiento bajo

diferentes condiciones los experimentos preferidos son con palomas

mensajeras aunque tambieacuten se experimenta con insectos peces hellip y

hasta con personas Algunos experimentos proporcionan evidencia a

favor de un sistema de orientacioacuten fundamentado en el campo magneacuteti-

co de la tierra otros no

Figura 29 Orientacioacuten magneacutetica Posible explicacioacuten

del por queacute tantas ballenas y delfines quedan embarran-

cados en las playas (ver texto)

No obstante a pesar de los muacuteltiples experimentos auacuten no se ha po-

dido idear un posible mecanismo que explique coacutemo se logra la orien-

tacioacuten En las bacterias magnetotaacutecticas el mecanismo de orientacioacuten es

muy simple funciona incluso con la bacteria muerta En un organismo

maacutes complejo debiera existir alguna conexioacuten de la sustancia magneacutetica

con el sistema nervioso para poder explicar la conducta de orientacioacuten

observada pero tal conexioacuten auacuten no se ha encontrado Como conse-

cuencia aunque no es difiacutecil encontrar escritos que dan por sentado que

muchas aves se guiacutean en sus migraciones por una combinacioacuten visual y

magneacutetica muchos biofiacutesicos no creen que la sensibilidad al campo

magneacutetico de los animales superiores esteacute comprobada y el tema se

encuentra auacuten abierto a la investigacioacuten

Magnetizacioacuten teacutecnica Hasta 1821 solo se conociacutea el campo magneacutetico asociado a los imanes

permanentes En ese antildeo el cientiacutefico daneacutes Hans Christian Oersted

mientras mostraba a sus amigos el flujo de una corriente eleacutectrica en un

alambre notoacute que el paso de la corriente haciacutea que la aguja de una bruacute-

jula cercana se moviera El nuevo fenoacutemeno fue estudiado en detalle

con posterioridad por Andreacute-Marie Ampegravere quien fue el primero en

demostrar que dos alambres conductores paralelos por los que circula

una corriente continua en el mismo sentido se atraen a causa del campo

magneacutetico asociado a la corriente Si los sentidos de la corriente son

opuestos los alambres se repelen

La direccioacuten de las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica asociadas al

alambre con corriente cumple la regla de la mano derecha si se orienta

el pulgar en el sentido de la corriente los restantes dedos de la mano

indican el sentido de giro de las liacuteneas de induccioacuten alrededor del alam-

bre (figura 210)

Figura 210 Experimento de Oersted La bruacutejula tiende a orientarse parale-

la a las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica asociadas a la corriente Las liacuteneas

de induccioacuten forman circunferencias conceacutentricas alrededor del alambre en

toda su longitud

Un enrollado de alambre conductor con muchas vueltas en paralelo

actuacutea como un electroimaacuten cuando se le hace pasar una corriente eleacutec-

trica Sus propiedades magneacuteticas son ideacutenticas a las de un imaacuten per-

manente (figura 211) El clavo de hierro en la figura actuacutea como un

nuacutecleo ferromagneacutetico que refuerza notablemente las propiedades del

electroimaacuten por la contribucioacuten de la magnetizacioacuten M del material

Mediante los electroimanes es posible generar campos magneacuteticos

de gran intensidad Aplicando esos campos a una sustancia ferromagneacute-

tica ldquodurardquo es posible fabricar imanes permanentes artificiales

La tecnologiacutea de construccioacuten de los imanes artificiales ya tiene maacutes

de 100 antildeos y ha posibilitado obtener imanes cada vez maacutes pequentildeos

con campos magneacuteticos cada vez maacutes intensos Los imanes sinteacuteticos

actuales poseen muchiacutesima maacutes energiacutea y poder de atraccioacuten que la

magnetita natural (figura 212)

Figura 211 A Electroimaacuten de construccioacuten casera con un

nuacutecleo de hierro (clavo) B Electroimaacuten industrial de gran

potencia

Figura 212 Efectos sorprendentes obtenidos con superimanes sinteacuteticos mo-

dernos de neodimio-hierro-boro

Grabacioacuten magneacutetica La singular propiedad que poseen los materiales duros de conservar la

magnetizacioacuten permite utilizarlos como elementos de memoria o alma-

cenamiento de datos El primer instrumento de registro y lectura mag-

neacutetica el telegraacutefono fue inventado en 1898 por el ingeniero daneacutes

Valdemar Poulsen Como sistema grabador utilizaba una cinta de acero

y un pequentildeo electroimaacuten o cabezal en forma de herradura Mediante

un circuito eleacutectrico lograba convertir las sentildeales sonoras en impulsos

magneacuteticos Los impulsos orientaban en forma codificada los dominios

magneacuteticos de la cinta mientras se deslizaba sobre los polos del electro-

imaacuten movida por un sistema mecaacutenico auxiliar Posteriormente se

podiacutea reproducir el sonido haciendo pasar la cinta sobre los polos de

otro electroimaacuten que haciacutea las veces de lector o reproductor La cinta

en movimiento previamente magnetizada induciacutea en la bobina del

electroimaacuten una pequentildea diferencia de potencial eleacutectrico Esa sentildeal

podiacutea ser amplificada y convertida de nuevo en sonido mediante otro

circuito electroacutenico que decodifica la grabacioacuten magneacutetica

Uno de los soportes que llegoacute a ser muy popular para grabar cintas

de audio y video ya obsoleto fue el casete compacto con cinta de dos o

cuatro pistas Estas cintas se construiacutean utilizando alguacuten material mag-

neacutetico finamente pulverizado (usualmente oacutexidos de hierro o cromo)

disperso en un material plaacutestico suficientemente flexible y resistente El

cabezal de grabacioacuten era un electroimaacuten muy pequentildeo de varios miliacute-

metros de longitud y con los polos muy proacuteximos separados solamente

por fracciones de miliacutemetro Para lsquoborrarrsquo la cinta se haciacutea pasar una

corriente alterna por el electroimaacuten El campo variable que genera esta

corriente desordena totalmente los dominios magneacuteticos en la cinta y el

sistema queda listo para grabar nuevamente Sistemas similares de gra-

bacioacuten y lectura magneacutetica se utilizan actualmente en tarjetas de creacutedi-

to de teleacutefonos de identificacioacuten o en boletos y tickets de uso muacuteltiple

del metro y de los autobuses urbanos en algunos paiacuteses

En el denominado disco duro (HDD) de las computadoras la graba-

cioacuten magneacutetica se lleva a cabo sobre una peliacutecula metaacutelica muy delgada

mediante la cabeza de lectura y escritura de la unidad de disco (un pe-

quentildeo electroimaacuten que cambia la orientacioacuten magneacutetica de los domi-

nios magneacuteticos o una magnetorresistencia lectora figura 213)

52

En los primeros disquetes o discos flexibles de 3frac12 pulgadas ya

tambieacuten desplazados por las memorias USB (Universal Serial Bus) la

grabacioacuten se hace sobre micropartiacuteculas de oacutexido magneacutetico dispersas

en un plaacutestico semirriacutegido al igual que en las tarjetas de creacutedito o de

identificacioacuten Si un disquete una cinta o una tarjeta magneacutetica se acer-

can por descuido a un imaacuten permanente o a un electroimaacuten la informa-

cioacuten grabada en forma codificada en los dominios magneacuteticos puede

que se destruya de forma irreversible aunque macroscoacutepicamente el

disquete o la cinta no muestren el menor dantildeo fiacutesico

El campo asociado a las sustancias magneacuteticas puede ser afectado

por factores como la temperatura los campos externos intensos los

choques tensiones vibraciones radiaciones y el tiempo transcurrido

Los primeros imanes sinteacuteticos tendiacutean a desmagnetizarse muy faacutecil-

mente los actuales conservan casi invariables sus propiedades magneacute-

ticas a temperatura ambiente con el paso del tiempo Los imanes mo-

dernos tampoco son afectados sensiblemente por los demaacutes factores

mencionados excepto en casos extremos

Figura 213 Figura 02-13 Disco duro (HDD) Los maacutes re-

cientes poseen 4 o maacutes brazos moacuteviles Tomado de

httpwwwtaringanetpostsinfo2392240Ensamblaje-de-

pchtml

53

Apeacutendice SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

Es posible considerar el inicio de lo que hoy se conoce como Sistema

Internacional de Unidades (SI) a partir de la implantacioacuten en Francia

del Sistema Meacutetrico Decimal (SMD) a finales de los 1700 Poco des-

pueacutes de la implantacioacuten del SMD se elaboraron dos patrones de platino

iridio el metro y el kilogramo que fueron registrados de forma oficial

en ese paiacutes a mediados de 1799 (figuras 214 y 215)

El kilogramo patroacuten auacuten se mantiene La definicioacuten del metro se ha

modificado varias veces a lo largo de los antildeos con el fin de disminuir

cada vez maacutes la incertidumbre en las comparaciones con los patrones

secundarios de otros paiacuteses La 17a Conferencia General de la Oficina

Internacional de Pesos y Medidas (BIPM en el idioma original Bureau

International des Poids et Mesures) adoptoacute el acuerdo de que a partir

de 1983 el metro se definiera como la distancia que recorre la luz en el

vaciacuteo durante un intervalo de 1299 792 458 de segundo

Las obligaciones del BIPM incluyen la actualizacioacuten de un sistema

global de unidades para que exista unicidad en la presentacioacuten de los

descubrimientos cientiacuteficos e innovaciones en la industria y en el co-

mercio internacional El Buroacute tambieacuten se encarga de promover la im-

portancia de la metrologiacutea para la ciencia la industria y la sociedad y

de velar por la calidad de los patrones primarios contra los que se com-

paran los patrones secundarios del resto del mundo

Con ese fin colabora con otras agencias internacionales coordina

eventos cientiacuteficos publica informes perioacutedicos proporciona servicios

para la correcta calibracioacuten de instrumentos y patrones realiza activi-

dades cientiacuteficas y teacutecnicas en sus propios laboratorios para beneficio

de los estados miembros y coordina el mejoramiento del Sistema Inter-

nacional de Unidades organizando conferencias generales

El primero de enero de 2015 el BIPM contaba con 55 estados

miembros y 41 asociados a las conferencias Entre los miembros per-

manentes 7 de ellos son latinoamericanos Argentina Brasil Chile

Colombia Meacutexico Uruguay y Venezuela Entre los asociados se en-

cuentran otros 7 Bolivia Costa Rica Cuba Ecuador Panamaacute Para-

guay y Peruacute Es usual que cada paiacutes cuente con su propia oficina de

pesas y medidas aunque hay paiacuteses donde la denominacioacuten es diferente

y se hace un eacutenfasis mayor en la metrologiacutea que en los patrones

Figura 214 Patrones secundarios del metro patroacuten prima-

rio (distancia entre dos marcas en la superficie de la ba-

rra)

Figura 215 Prototipo internacional del kilogramo

55

El Sistema Internacional de Unidades reconoce 7 magnitudes fun-

damentales definidas a partir del criterio operacional que consiste en

describir la forma en que se mide cada magnitud (tabla A1) Cualquier

otra magnitud es una magnitud derivada obtenida a partir de foacutermulas

o expresiones matemaacuteticas que reflejan alguna propiedad fiacutesica

TABLA A1

Magnitudes fundamentales del Sistema Internacional de

Unidades

Magnitud Unidad Siacutembolo

de la unidad Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Corriente eleacutectrica ampere A

Temperatura termodinaacutemica kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd

En la tabla A2 aparecen las unidades derivadas del Sistema Interna-

cional traducidas al castellano junto a su correcta denominacioacuten Note

que los nombres de las magnitudes se escriben con minuacutescula aunque

siguen la ortografiacutea del correspondiente apellido que le dio origen en el

idioma original ie no se castellanizan Con excepcioacuten del metro el

kilogramo el segundo el mol y la candela los siacutembolos se escriben con

mayuacutescula En adicioacuten se reconocen dos magnitudes y unidades su-

plementarias el aacutengulo plano (radiaacuten [rad]) y el aacutengulo soacutelido (esterra-

diaacuten [sr])

En muchos paiacuteses las normas que regulan las unidades de medida y

su terminologiacutea alcanzan la categoriacutea de ley En Cuba estaacuten definidas

por el Decreto-ley 92 de fecha 30 de diciembre de 1982 que tambieacuten

regula la equivalencia con las unidades de otros sistemas de medida

56

TABLA A2

Magnitudes derivadas del Sistema Internacional de Unidades

Magnitud Unidad Siacutembolo

Relacioacuten con otras unidades

Frecuencia hertz Hz s-1

Fuerza newton N kgms2

Presioacuten pascal Pa Nm2

Energiacutea trabajo joule J Nm

Potencia watt W Js

Carga eleacutectrica coulomb C As

Potencial fuerza electro-

motriz volt V JC WA

Capacidad farad F CV

Resistencia eleacutectrica ohm Ω VA

Conductancia siemens S AV

Flujo magneacutetico weber Wb Vs

Induccioacuten magneacutetica tesla T Wbm2

Inductancia henry H WbA

Flujo luminoso lumen lm cdsr

Luminancia lux lx lmm2

Actividad radiactiva becquerel Bq Is

Dosis de radiacioacuten absor-

bida gray Gy Jkg

Dosis equivalente slevert Sv Jkg

57

BIBLIOGRAFIacuteA DEL APEacuteNDICE

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httpphysicsnistgovcuuUncertaintybasichtml

Decreto-ley 92 30 de diciembre de 1982 Accesible en

httpwwwnccubaindustriacuDocumentosDL206220SIPDF

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httpwwwbipmorgenabout-us

Ley de Metrologiacutea 19511 BsAs 2372 Accesible en

httpwwwintigobarmetrologiapdf19511pdf

Ley No 15298 Sistema de unidades de medida 22jul982

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httpwwwbipmorgutilscommonpdfsi_summary_enpdf

wwwineccgobmxpublicacionesdownloadsimexico1pdf

58

CAPIacuteTULO 3

CORRIENTE ELEacuteCTRICA

Carga eleacutectrica El rayo es la manifestacioacuten maacutes espectacular de los fenoacutemenos eleacutectri-

cos en la naturaleza pero no es ni mucho menos la uacutenica En los paiacuteses

de clima seco es bastante comuacuten que los objetos se electricen a causa

del rozamiento Ponerse o quitarse un abrigo afelpado o sinteacutetico en

invierno puede ser suficiente para lograr que el cuerpo adquiera una

cantidad apreciable de carga eleacutectrica Posteriormente al tocar cual-

quier objeto unido a tierra se puede originar una descarga brusca en el

punto de contacto que se manifiesta como una intensa vibracioacuten de

corta duracioacuten (el tiacutepico corrientazo)

En las regiones geograacuteficas de clima muy seco es comuacuten que la des-

carga vaya acompantildeada de emisioacuten de sonido e incluso de luz en forma

de chispas claramente visibles en la penumbra El fuego de San Telmo

es el nombre tradicional que se le da en Espantildea a una descarga eleacutectrica

luminosa que puede aparecer durante tormentas fuertes en objetos pro-

minentes suele verse en campanarios en los extremos de los maacutestiles y

de las alas de los aviones en la proa de los barcos y a veces cerca de

la cabeza de una persona o en las astas del ganado El nombre tiene su

origen en que los antiguos marinos del Mediterraacuteneo lo consideraban

una sentildeal enviada por su patroacuten San Telmo

La electrizacioacuten por frotamiento o triboelectricidad es conocida des-

de la antiguumledad De hecho el primer fenoacutemeno eleacutectrico artificial que

se observoacute fue la propiedad que presentan algunas sustancias como el

aacutembar que al ser frotadas con piel o lana son capaces de atraer objetos

pequentildeos El aacutembar es una resina foacutesil que en tiempos prehistoacutericos fue

exudada por diferentes aacuterboles coniacuteferos ahora extinguidos Suele ser

de color amarillo tostado Se encuentra en trozos redondeados e irregu-

lares en granos o en gotas es algo fraacutegil y emana un olor agradable

cuando se frota En la antiguumledad se obteniacutea en la costa sur del mar

Baacuteltico donde auacuten se sigue hallando Su nombre griego es electroacuten de

donde surgioacute el concepto electricidad

Una varilla de vidrio frotada con seda tambieacuten posee una capacidad

similar a la del aacutembar para atraer objetos no cargados Pero dos varillas

de vidrio frotadas con seda se repelen mientras que la misma varilla

atrae al aacutembar frotado con lana lo que indica la existencia de dos tipos

de electrizacioacuten o lsquocarga eleacutectricarsquo (Figura 31) Al vidrio frotado con

seda se le atribuyoacute arbitrariamente una carga positiva (+) mientras que

la carga del aacutembar frotado con lana es negativa (-)

Figura 31 Interaccioacuten entre cuerpos cargados Dos

varillas con carga de igual signo se repelen Si las cargas

son de signo opuesto se atraen

El franceacutes Charles Coulomb establecioacute las relaciones numeacutericas en-

tre los valores de las cargas y sus interacciones tanto de atraccioacuten como

de repulsioacuten En 1777 inventoacute la balanza de torsioacuten para medir las fuer-

zas de atraccioacutenrepulsioacuten cuantitativamente En la Figura 32 al girar

el cabezal de suspensioacuten es posible compensar las fuerzas eleacutectricas

gracias a la torsioacuten aplicada al hilo Los valores numeacutericos se obtienen

determinando el aacutengulo que el cabezal debe rotar para llevar las cargas

a su posicioacuten inicial

Con esta balanza Coulomb pudo establecer el principio que rige la

interaccioacuten entre las cargas eleacutectricas la ley de Coulomb Esta ley esta-

blece que la fuerza de interaccioacuten F entre dos cargas puntuales q1 y q2

(partiacuteculas de tamantildeo tan reducido que es posible no tomar en cuenta

sus dimensiones) es proporcional al producto de las cargas e inversa-

mente proporcional al cuadrado de la distancia r de separacioacuten En no-

tacioacuten matemaacutetica

q q1 2F α 2r

En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga es el

coulomb (C) la distancia r estaacute en metros y la fuerza F se mide en new-

ton (N)

Este resultado es muy parecido al que se obtiene cuando se analiza

la interaccioacuten entre polos magneacuteticos Sin embargo existe una diferen-

cia fundamental las cargas positivas y negativas existen por separado

pero no es posible separar los polos magneacuteticos como se expresoacute en el

capiacutetulo 2

61

Figura 32 Balanza de torsioacuten

de Coulomb La partiacutecula de

carga q2 tiene un contrapeso

no cargado al otro lado de la

barra para equilibrar su masa

En su estado normal el nuacutemero de electrones en cualquier aacutetomo es

siempre igual al nuacutemero de protones de aquiacute que el aacutetomo en conjunto

es eleacutectricamente neutro Y cualquier cuerpo constituido por ellos tam-

bieacuten lo seraacute Sin embargo los cuerpos pueden adquirir electrones en

exceso o perderlos y entonces se cargan negativa o positivamente

Un cuerpo con exceso de electrones posee una carga neta negativa

mientras que si posee un defecto de electrones estaraacute cargado positiva-

mente Al frotar el vidrio con la seda los electrones que se encuentran

maacutes cercanos a la superficie son arrancados del vidrio pasando a la

seda y dejando atraacutes un defecto de carga negativa Ese defecto se tradu-

ce en el exceso de carga positiva que adquiere el vidrio por ese motivo

el vidrio y la seda adquieren la misma magnitud de carga pero de sen-

tido contrario el uno positiva y la otra negativa

Esta es una caracteriacutestica general del comportamiento de las cargas

en la naturaleza lo que aparece como carga positiva en un lugar siem-

pre debe aparecer como carga negativa en otro Dicho de otra forma la

suma de cargas positivas y negativas en cualquier sistema cerrado

siempre seraacute constante Esta ley universal se conoce como principio de

conservacioacuten de la carga La otra ley fundamental asociada a la cargas

eleacutectrica es su cuantificacioacuten la carga eleacutectrica estaacute cuantificada o

cuantizada Este principio reconoce el hecho de que cualquier carga es

siempre un muacuteltiplo entero de la carga del electroacuten y de que es imposi-

ble obtener una carga de menor valor Pero como la carga del electroacuten

es tan pequentildea (asymp 160 x 10-19 C) en los caacutelculos y aplicaciones ma-

croscoacutepicas siempre se puede considerar que la carga variacutea de manera

continua

El campo eleacutectrico iquestCoacutemo explicar la interaccioacuten a distancia entre cargas eleacutectricas sin

contacto directo similar a la interaccioacuten que tiene lugar entre los polos

magneacuteticos de los imanes La explicacioacuten es tambieacuten similar a la que

ofrece el magnetismo Se considera que las cargas eleacutectricas modifican

el espacio que las rodea creando un campo eleacutectrico capaz de interac-

cionar con otras cargas Mientras que el campo magneacutetico se representa

mediante liacuteneas de induccioacuten magneacutetica el campo eleacutectrico se repre-

senta mediante liacuteneas de fuerza que se dibujan en forma similar a las

liacuteneas de induccioacuten

62

El valor o intensidad de campo eleacutectrico se designa usualmente por

la letra E y en el Sistema Internacional de Unidades tiene dimensiones

de newtoncoulomb (NC) aunque muchas veces se prefiere utilizar el

equivalente voltmetro (Vm)

El campo eleacutectrico y el magneacutetico son esencialmente diferentes pe-

ro no son totalmente independientes como quedaraacute esclarecido maacutes

adelante Los campos eleacutectricos estaacuteticos interaccionan con las cargas

eleacutectricas y generan corrientes pero no interaccionan con los imanes

Los campos magneacuteticos asociados a las corrientes interaccionan con los

polos magneacuteticos de un imaacuten pero no lo hacen con las cargas eleacutectricas

en reposo Sin embargo siacute interaccionan con las cargas en movimiento

y con las corrientes eleacutectricas que no son maacutes que cargas en movimien-

to en el interior de los conductores Para la mejor comprensioacuten del lec-

tor en la tabla 31 se muestran estas propiedades de forma resumida

TABLA 31

Interaccioacuten de los campos estaacuteticos independientemente

de cual sea su origen

Campo electrostaacutetico Campo magnetostaacutetico

No interaccionan entre siacute pero siacute lo hacen con

Cargas eleacutectricas en reposo y en

movimiento

(pero no con los polos magneacuteti-

cos)

Cargas en movimiento (pero no en

reposo)

Corrientes eleacutectricas

Si hay corrientes hay campo eleacutec-

trico Polos magneacuteticos

Conductor y dieleacutectrico

Existen materiales donde los electrones se encuentran muy deacutebilmente

ligados a los aacutetomos de manera que pueden lsquosaltarrsquo sin dificultad de un

aacutetomo a otro y moverse con facilidad en el seno del material Se deno-

minan conductores En caso contrario cuando los electrones se encuen-

tran fuertemente ligados al aacutetomo y resulta difiacutecil lograr que se despla-

cen de un lado a otro tenemos un aislador o dieleacutectrico

63

Unos pocos materiales no son conductores pero tampoco no tan

buenos aislantes como los dieleacutectricos (por ejemplo el grafito y el sili-

cio) y se denominan semiconductores

Todos los metales como el oro la plata el aluminio y el cobre son

buenos conductores Tambieacuten lo son las sales fundidas y muchas diso-

luciones asiacute como los gases ionizados La madera seca el papel la

goma los plaacutesticos los gases inertes los aceites el maacutermol y el vidrio

son dieleacutectricos

La facilidad con que un determinado material puede o no transportar

las cargas eleacutectricas en su seno se mide por su conductividad designada

usualmente por la letra griega sigma () En el SI de unidades se mide

en siemensmetro (Sm) El inverso de la conductividad es la resistivi-

dad (letra griega rho) que mide justamente lo contrario la oposicioacuten

del material al paso de las cargas eleacutectricas Se mide en ohm-metro

(m) Una resistividad pequentildea indica una gran conductividad y vice-

versa en lenguaje matemaacutetico y son reciacuteprocos = 1

En un metal buen conductor de la electricidad es del orden de 2 x

10-8 m mientras que para un mal conductor como el vidrio puede

variar en dependencia del tipo de vidrio entre 1010 y 1014 m El sili-

cio un semiconductor tiene una resistividad de 640 Ωm Observe que

entre los valores extremos hay una diferencia de 22 oacuterdenes (es decir

un uno seguido de 22 ceros)

En el caso de los liacutequidos y gases la conductividad no es electroacutenica

sino ioacutenica Los portadores de carga no son los electrones sino aacutetomos

o moleacuteculas ionizados (aniones y cationes) con un exceso o defecto de

electrones (Figura 33)

Figura 33 Formacioacuten de aniones y cationes

64

Un ion se forma cuando un aacutetomo neutro o un grupo de aacutetomos gana

o pierde uno o maacutes electrones Un aacutetomo que pierde un electroacuten forma

un ion de carga positiva o catioacuten El que gana un electroacuten forma un ion

de carga negativa o anioacuten Al disolverse en agua la sal de mesa produ-

ce aniones de cloro y cationes de sodio en disolucioacuten El agua pura es

un dieleacutectrico y conduce muy mal la corriente eleacutectrica pero el agua

salada es un buen conductor de la electricidad

La presencia de iones en el cuerpo humano hace que este se compor-

te internamente como un conductor aceptable de la electricidad Y en la

parte externa la conductividad de la piel puede variar apreciablemente

en dependencia de su grosor y de si estaacute seca o huacutemeda

Interaccioacuten con un campo externo iquestQueacute sucede cuando un soacutelido conductor de la electricidad se coloca en

una regioacuten donde existe un campo eleacutectrico Como dentro del conduc-

tor las cargas tienen gran movilidad los electrones son atraiacutedos hacia el

origen del campo hasta neutralizar totalmente las liacuteneas de fuerza El

campo eleacutectrico es apantallado por las cargas moacuteviles y su valor en el

interior del conductor se hace cero (Figura 34) Cuando cesa el movi-

miento de las cargas y se alcanza el equilibrio las liacuteneas de fuerza que-

dan perpendiculares a la superficie del conductor (No podriacutea ser de

otra manera Si no fueran perpendiculares existiriacutean componentes del

campo paralelos a la superficie y las cargas nunca alcanzariacutean el estado

de equilibrio) El efecto de apantallamiento tiene lugar de la misma

forma en un conductor con cavidades o sin ellas

Para que las cargas puedan escapar fuera de la superficie (produc-

cioacuten de chispas por ionizacioacuten del aire que rodea al conductor) se nece-

sitan campos eleacutectricos muy intensos

iquestQueacute sucede si en vez de un conductor colocamos un dieleacutectrico no

conductor en la regioacuten donde existe el campo eleacutectrico En los dieleacutec-

tricos los electrones portadores de carga eleacutectrica no pueden moverse

libremente y el campo eleacutectrico no seraacute apantallado como en el conduc-

tor Sin embargo las nubes electroacutenicas siacute pueden reordenarse dentro

de cada moleacutecula bajo la accioacuten del campo externo causando una cierta

distorsioacuten en las liacuteneas de fuerza aunque no tan intensa como en el

65

caso de los conductores El comportamiento no es exactamente el mis-

mo en soacutelidos y liacutequidos ni tampoco si el dieleacutectrico estaacute constituido

por moleacuteculas polares o no polares

Figura 34 Distorsioacuten de las liacuteneas de fuerza del campo

eleacutectrico en presencia de un conductor

Sustancias polares y no polares Muchas moleacuteculas aunque eleacutectricamente neutras poseen polaridad a causa de la distribucioacuten asimeacutetrica de sus nubes electroacutenicas que origi-nan centros no coincidentes de carga positiva y negativa Se denominan moleacuteculas polares Las moleacuteculas simeacutetricas no poseen esta propiedad son no polares La denominacioacuten tambieacuten se aplica a las sustancias formadas por esas moleacuteculas sustancias polares y no polares

La distribucioacuten asimeacutetrica se caracteriza por tener un dipolo eleacutectri-

co asociado que puede representarse graacuteficamente por dos cargas de

igual magnitud (q) y signos contrarios separadas una distancia L ( Fi-

gura 35) En el dipolo las liacuteneas de fuerza salen de la carga positiva y

terminan en la negativa El momento del dipolo tiene un valor p = qL

66

Figura 35 Dipolo eleacutectrico

Liacutequidos y gases polares Las moleacuteculas de liacutequidos y gases pueden fluir Significa que pueden

rotar y trasladarse libremente de un lugar a otro dentro del recipiente

que las contiene (y de ahiacute que a liacutequidos y gases se les llame fluidos

indistintamente) Un ejemplo tiacutepico de moleacutecula polar de este tipo es la

moleacutecula de agua constituida por dos aacutetomos de hidroacutegeno y uno de

oxiacutegeno colocados en forma asimeacutetrica (Figura 36)

Figura 36 Dipolo eleacutectrico de la moleacutecula de agua

67

Al formarse los enlaces quiacutemicos los electrones de los aacutetomos de

hidroacutegeno son atraiacutedos hacia el oxiacutegeno creaacutendose una distribucioacuten

asimeacutetrica de cargas aparece un exceso de carga negativa en un extre-

mo de la moleacutecula y positiva en el otro Por convenio el momento

dipolo de la moleacutecula estaacute dirigido de (-) a (+) desde el aacutetomo de oxiacute-

geno hacia los aacutetomos de hidroacutegeno como indica la flecha en la Figura

36

En los liacutequidos y gases polares cuando se aplica un campo eleacutectrico

externo las moleacuteculas rotan y tienden a orientarse paralelas a la direc-

cioacuten del campo La parte negativa es atraiacuteda hacia el origen del campo

mientras que la positiva es repelida Si se aplica un campo eleacutectrico a

un recipiente con agua u otro liacutequido dieleacutectrico las moleacuteculas se orde-

nan de forma tal que aparece un exceso de carga en las paredes del re-

cipiente (Figura 37) El campo eleacutectrico se atenuacutea parcialmente en el

interior del liacutequido pero sin que llegue a anularse en su totalidad

Figura 37 Un dieleacutectrico polar liacutequido en el cam-

po eleacutectrico mostrando la orientacioacuten de los dipo-

los y la atenuacioacuten de las liacuteneas de fuerza

Un dieleacutectrico muy importante es el agua Constituye 50 a 90 de

la masa total de los organismos vivos Cuando el campo eleacutectrico inter-

acciona con los tejidos la presencia del agua en los fluidos del cuerpo

atenuacutea considerablemente la penetracioacuten del campo hacia los tejidos

maacutes internos Ademaacutes hay que tener en cuenta que tambieacuten estaraacuten

presentes diferentes iones que pueden moverse con mayor o menor

libertad en el seno del correspondiente fluido proporcionaacutendole a eacuteste

propiedades conductoras que pueden favorecer auacuten maacutes el apantalla-

miento Este uacuteltimo efecto resulta difiacutecil de evaluar a causa de la solva-

tacioacuten de los iones

Solvatacioacuten El proceso de disolucioacuten de un soacutelido trae aparejado la remocioacuten de

aacutetomos de las posiciones fijas a las que estaban sujetos formaacutendose

iones que quedan rodeados por las moleacuteculas del disolvente (el solva-

to) Los iones solvatados se atraen entre siacute con menor fuerza que en el

soacutelido y el efecto depende tanto de la naturaleza quiacutemica de la sustan-

cia disuelta como del disolvente Al aplicar un campo externo a la diso-

lucioacuten el comportamiento se veraacute afectado por todos los factores que

influyen en la solvatacioacuten ademaacutes de las estrictamente relacionadas

con las propiedades de los dipolos

Soacutelido polar Los aacutetomos o moleacuteculas de un soacutelido no pueden desplazarse de su lugar

al interaccionar con un campo eleacutectrico externo solo pueden oscilar

alrededor de sus posiciones fijas de equilibrio Sin embargo cuando el

campo eleacutectrico actuacutea sobre las nubes electroacutenicas del soacutelido estas se

redistribuyen con resultados similares a lo que ocurre en gases y liacutequi-

dos Aparece un exceso de cargas de signo contrario en las superficies

maacutes cercanas y alejadas del campo respectivamente y el campo eleacutectri-

co en el interior se atenuacutea Usualmente la atenuacioacuten es menor que en

los liacutequidos

Sustancias no polares En los liacutequidos y soacutelidos no polares tiene lugar un proceso parecido al

que ocurre en las sustancias polares Aunque inicialmente no existe un

momento dipolo en las moleacuteculas el campo eleacutectrico externo deforma

las nubes electroacutenicas que antes eran simeacutetricas y crea dipolos induci-

dos que se comportan en forma similar a los permanentes Como es de

esperar el efecto de apantallamiento y la atenuacioacuten del campo en el

interior del cuerpo considerado seraacute bastante menor que el caso de las

moleacuteculas polares

69

En resumen el apantallamiento eleacutectrico y la atenuacioacuten del campo

en el interior de los dieleacutectricos tienen lugar en mayor o menor grado en

todos ellos cualquiera sea su composicioacuten e independientemente de si

sus moleacuteculas forman dipolos permanentes o no La permitividad rela-

tiva εr una magnitud adimensional da una medida de la capacidad que

tienen las diferentes sustancias para polarizarse y por tanto para apan-

tallar el campo eleacutectrico En la tabla 32 se muestran algunos valores

tiacutepicos

TABLA 32

Permitividad relativa de algunos materiales

Material εr (adimensional)

Vaciacuteo 100000

Aire 100054

Papel 35

Porcelana 65

Tefloacuten 21

Oacutexido de titanio 100

Agua 78

La atenuacioacuten de los campos electrostaacuteticos en el interior de los or-

ganismos vivos hace difiacutecil su posible aplicacioacuten con fines terapeacuteuticos

Para que atraviesen la piel y penetren en el organismo de manera efec-

tiva se necesitan campos de gran intensidad de difiacutecil manipulacioacuten y

con alto riesgo de accidentes La intensidad de campo necesaria es tal

que puede llegar a ionizar el aire que rodea al sujeto generando chispas

y causando quemaduras en la piel El proceso es similar a la descarga

de un rayo pero a mucha menor escala

No ocurre asiacute con el campo magneacutetico que posee un poder de pene-

tracioacuten mucho mayor en los tejidos bioloacutegicos que el campo eleacutectrico

Aplicando campos magneacuteticos variables en el tiempo de baja intensidad

en el exterior de un sujeto se pueden generar campos eleacutectricos en su

interior sin riesgo de dantildeo eleacutectrico Sin embargo los campos genera-

dos tambieacuten seraacuten variables en el tiempo no electrostaacuteticos En el capiacute-

tulo IV se analiza con mayor detalle la interaccioacuten entre campos eleacutectri-

cos y magneacuteticos 70

Corriente continua y fuerza electromotriz Con anterioridad se explicoacute que cuando un conductor interacciona con un campo eleacutectrico externo las cargas se redistribuyen y van hacia la superficie de forma que apantallan el campo en el interior del conduc-tor

Cuando el campo eleacutectrico se aplica en el interior de un alambre

conductor el resultado es diferente Mientras se suministre suficiente

energiacutea para mantener la presencia del campo los electrones se man-

tendraacuten continuamente en movimiento dirigieacutendose hacia el origen del

campo y creando una corriente continua La intensidad (i) de la corrien-

te se define como la cantidad de carga eleacutectrica que atraviesa cualquier

seccioacuten transversal S del alambre en un segundo (figura 38) Su unidad

en el Sistema Internacional de Unidades es el ampere (A) en honor de

Andreacute-Marie Ampegravere matemaacutetico y fiacutesico franceacutes Por convenio el

sentido de la corriente se toma contrario al sentido del movimiento de

los electrones como si se movieran cargas positivas en vez de las nega-

tivas Si q es la carga eleacutectrica que atraviesa la superficie S en un inter-

valo de tiempo t entonces la corriente promedio se calcula como i =

qt

Figura 38 S es el aacuterea de la seccioacuten transversal del alambre

El campo E se encuentra dentro del conductor

Es posible mantener la presencia continua de un campo eleacutectrico no

equilibrado en el interior de un conductor cuando se posee la fuente

adecuada de energiacutea Una fuente con estas caracteriacutesticas se llama fuer-

za electromotriz o FEM Su valor se expresa en volts (V) en honor del

fiacutesico italiano Alessandro Volta Existen FEM de diversos tipos

71

Pila y bateriacutea

Las pilas producen energiacutea eleacutectrica a partir de una reaccioacuten quiacutemica

La bateriacutea consiste en una serie de pilas conectadas en serie para obte-

ner una FEM mayor Las hay recargables y no recargables En las pilas

recargables la reaccioacuten quiacutemica se invierte para alcanzar nuevamente el

estado inicial de maacutexima carga La primera pila reversible tambieacuten

llamada acumulador fue inventada en 1859 por el fiacutesico franceacutes Gas-

ton Planteacute La pila de Planteacute de plomo y aacutecido es la que maacutes se utiliza

en la actualidad Su ventaja principal es que a partir de un volumen

relativamente pequentildeo puede producir suficiente energiacutea para arrancar

un motor su principal desventaja es que se agota raacutepidamente Emplea

una disolucioacuten diluida de aacutecido sulfuacuterico como conductor ioacutenico o elec-

troacutelito para transportar la corriente el electrodo negativo es de plomo y

el positivo de dioacutexido de plomo Al recargar la pila las reacciones quiacute-

micas se invierten hasta que los productos quiacutemicos vuelven a su con-

dicioacuten original (o casi) El acumulador se agota finalmente porque con

el tiempo el aacutecido sulfuacuterico se transforma en agua maacutes sulfato de plo-

mo Estas pilas tienen una vida uacutetil de unos cuatro antildeos y su FEM es de

aproximadamente 2V Otros tipos de pilas recargables maacutes recientes

son la alcalina de niacutequel-cadmio que utiliza un electroacutelito de hidroacutexido

de potasio y las de niacutequel-hidruro La pila no recargable maacutes comuacuten es

la pila Leclancheacute o pila seca inventada por el quiacutemico franceacutes Georges

Leclancheacute en los antildeos sesenta del siglo XIX La pila seca que se utiliza

actualmente es muy similar al invento original El electroacutelito es una

mezcla pastosa de cloruro de amonio y cloruro de cinc El electrodo

negativo es de cinc igual que la parte exterior de la pila y el positivo es

una varilla de carboacuten rodeada por una mezcla de carboacuten y dioacutexido de

manganeso Esta pila produce una FEM de 15 V Otras pilas no recar-

gables muy utilizadas actualmente son las alcalinas y las de litio

Generador electrostaacutetico

Los generadores o dinamos producen la FEM a partir de movimientos

mecaacutenicos como el de rotacioacuten de las aspas de una turbina o el girar de

una rueda Los hay de dos tipos a) los electrostaacuteticos que utilizan el

rozamiento para separar las cargas eleacutectricas y b) los electromagneacuteti-

cos en los que se genera corriente desplazando mecaacutenicamente un con-

ductor a traveacutes de un campo magneacutetico Estos uacuteltimos se describen en

otro capiacutetulo

El generador electrostaacutetico es una maacutequina que permite obtener dife-

rencias de potencial muy elevadas mediante un mecanismo de friccioacuten

similar al del vidrio frotado con seda aunque en este caso se emplean

otros materiales Fue desarrollado en 1931 por el fiacutesico estadounidense

Robert Jemison Van de Graaff Consiste en una columna aislante con

una esfera metaacutelica hueca montada en su parte superior (figura 39)

Una correa de material dieleacutectrico que gira continuamente mediante

alguacuten motor auxiliar une un rodillo en la base de la columna con otro

situado en la parte superior y en contacto con la esfera Gracias a la

friccioacuten la correa transporta continuamente las cargas eleacutectricas extraiacute-

das de un peine metaacutelico de puacuteas afiladas en la base de la columna has-

ta el interior de la esfera Alliacute las cargas son retiradas por otros peines y

terminan finalmente en la superficie de la esfera conductora a causa de

la repulsioacuten A medida que la correa va recogiendo cargas y las trans-

porta a la esfera va surgiendo una diferencia de potencial con la tierra

que puede alcanzar hasta 5 millones de volt La Figura 39 tambieacuten

muestra el efecto de aplicar un alto potencial al cuerpo humano debi-

damente aislado de la tierra Como las cargas de igual signo se repelen

y van a la superficie del cuerpo los pelos de la modelo tienden a man-

tenerse separados del craacuteneo y entre siacute causando un efecto sorprenden-

te Los generadores de Van de Graaff se utilizan como fuentes de alto

voltaje para comprobar la calidad de los aisladores que se usan en las

redes eleacutectricas de alto voltaje Tambieacuten se emplean en los centros de

investigacioacuten dedicados al estudio de las partiacuteculas subatoacutemicas como

fuente energizante en las primeras etapas de los aceleradores de partiacutecu-

las

Figura 39 Generador de Van de Graaff Adaptado de

httpwwwgearslutzcom y httpcommons wikime-

diaorgwikiFileVan_de_graaf_generatorsvg

Celda solar

Son dispositivos capaces de convertir directamente la luz solar o la de

otras fuentes luminosas en energiacutea eleacutectrica El corazoacuten de la celda es

alguna sustancia semiconductora fotosensible como un cristal de silicio

muy delgado al que se le han antildeadido cantidades muy pequentildeas de

otras sustancias en forma de impurezas Cuando la luz incide contra el

cristal los electrones son arrancados de sus posiciones de equilibrio y

son expulsados a una de las superficies del cristal (efecto fotovoltaico)

Alliacute se hacen pasar por un circuito externo creando una corriente eleacutec-

trica para hacer funcionar laacutemparas o diferentes equipos eleacutectricos o

electroacutenicos Las celdas solares tienen una vida muy larga y hoy diacutea se

utilizan dondequiera que haya suficiente luz solar Cada diacutea son maacutes

populares pues constituyen una fuente de energiacutea limpia verde o eco-

loacutegica que no contamina la atmoacutesfera ni contribuye al calentamiento

global

Termoelectricidad

Consiste en el surgimiento de una FEM a partir de diferencias de tem-

peratura Si se unen o sueldan por ambos extremos dos alambres de

diferente naturaleza y una de las uniones se mantiene a una temperatura

superior a la otra aparece una corriente eleacutectrica entre las uniones ca-

liente y friacutea El fenoacutemeno fue observado en 1821 por el fiacutesico alemaacuten

Thomas Seebeck y se conoce como efecto Seebeck A los alambres

soldados capaces de generar la FEM se les llama termopares

Piezoelectricidad

Es posible generar energiacutea eleacutectrica mediante dispositivos que producen

una fuerza electromotriz a partir de una presioacuten o fuerza mecaacutenica que

causa una deformacioacuten en un material con propiedades especiales El

fenoacutemeno se denomina lsquoefecto piezoeleacutectricorsquo vocablo que viene del

griego piezein (presionar) Los dispositivos piezoeleacutectricos se han vuel-

to muy populares para generar la chispa de los encendedores de bolsi-

llo

74

Circuito de corriente continua Una FEM con sus bornes o extremos conectados a un sistema de alam-

bres conductores u otros dispositivos que permitan el paso de la co-

rriente eleacutectrica forma un circuito de corriente continua Por convenio

se considera que la corriente sale del polo o borne positivo de la FEM y

entra por el negativo En el circuito de la figura 310 cuando la corrien-

te atraviesa un alambre conductor muy fino ubicado dentro de la laacutempa-

ra (el filamento) da lugar a que aparezca luz y calor El aire dentro de la

laacutempara se extrae previamente para evitar la oxidacioacuten del filamento a

causa de las altas temperaturas que se alcanzan

Figura 310 Circuito simple de corriente continua

El volt no representa energiacutea sino energiacutea por unidad de carga Co-

mo la unidad de energiacutea es el joule (J) significa que dimensionalmen-

te volt = joulecoulomb Cuando la capacidad de entregar energiacutea por

unidad de carga se refiere a dos puntos de un circuito y no a una FEM

se denomina diferencia de potencial y se designa usualmente por la

letra V

En cualquier circuito una parte de la energiacutea entregada por la FEM

siempre se disipa elevando la temperatura del alambre y generando

calor al medio ambiente El incremento de temperatura es causado por

cierto lsquorozamiento o viscosidadrsquo interna que se opone al movimiento de

los electrones dentro del alambre La ley de Joule establece que la can-

tidad de calor producida en un conductor por el paso de la corriente

eleacutectrica cada segundo es proporcional a su resistencia R y al cuadrado

de la intensidad de la corriente (i2) En siacutembolos matemaacuteticos P = i2R

donde P es la energiacutea disipada en la unidad de tiempo o potencia La

resistencia R de un alambre se relaciona con la resistividad del mate-

rial por la expresioacuten ρl

R =S

donde l es la longitud del alambre y S el

aacuterea de su seccioacuten transversal

La resistencia de los alambres y otros materiales no siempre juega

un papel negativo como disipador de energiacutea tambieacuten se utilizan resis-

tencias para regular los voltajes en muchos dispositivos electroacutenicos

Un dispositivo construido expresamente para que funcione haciendo el

papel de una resistencia pura se denomina resistor aunque tambieacuten es

comuacuten llamar al dispositivo igual que la propiedad que lo caracteriza

resistencia La ley de Ohm establece la relacioacuten entre la corriente la

resistencia y la diferencia de potencial VR en los extremos de un resis-

tor VR = iR En la tabla 33 aparecen algunos valores tiacutepicos de la resis-

tividad de diversos materiales

TABLA 33

Resistividad de algunas sustancias

Sustancia (m) Caracteriacutesticas

Plata 147x10-8

Conductor Cobre 169x10-8

Aluminio 283x10-8

Silicio 640 Semiconductor

Madera 108 - 1011 Dieleacutectrico

Vidrio 1010 - 1014

Superconductividad

Descubierta en 1911 por el fiacutesico holandeacutes Heike Kamerlingh Onnes la

superconductividad es la propiedad que tienen algunos conductores de

no ofrecer resistencia al paso de la corriente cuando se enfriacutean por de-

bajo de cierta temperatura criacutetica Tc Las temperaturas criacuteticas son muy

pequentildeas por ejemplo en determinadas aleaciones de niobio-germanio

Tc = -24995 oC y se necesita helio liacutequido un refrigerante caro y poco

eficaz para que se produzca el fenoacutemeno Compuestos ceraacutemicos des-

cubiertos maacutes recientemente permiten usar nitroacutegeno liacutequido como

refrigerante para obtener la superconductividad La temperatura del

nitroacutegeno liacutequido es de -196 degC enfriacutea con una eficacia 20 veces mayor

que el helio liacutequido y cuesta 10 veces menos Sin embargo la fragilidad

de los compuestos ceraacutemicos hace muy difiacutecil conformarlos en forma

de hilos o cintas para utilizarlos como conductores de la corriente

Como los superconductores no poseen resistencia y no se calientan

al pasar la corriente se utilizan para fabricar electroimanes que produ-

cen campos magneacuteticos muy intensos empleando grandes corrientes

Estos superimanes se aplican en la investigacioacuten cientiacutefica en equipos

meacutedicos de diagnoacutestico en el estudio de materiales y en la construccioacuten

de potentes aceleradores de partiacuteculas Utilizando superconductores

tambieacuten se han desarrollado dispositivos que miden la corriente eleacutectri-

ca el voltaje y el campo magneacutetico con una sensibilidad sin preceden-

tes

Encontrar superconductores capaces de trabajar a temperaturas maacutes

altas es un requisito previo para desarrollar otras muchas aplicaciones

Entre ellas se encuentran computadoras maacutes raacutepidas y con mayor capa-

cidad de memoria reactores de fusioacuten nuclear en los que el plasma se

mantenga confinado por campos magneacuteticos mejores trenes de levita-

cioacuten magneacutetica de alta velocidad y tal vez lo maacutes importante una ge-

neracioacuten y transmisioacuten maacutes eficiente de la energiacutea eleacutectrica

Corriente alterna

Cuando la corriente eleacutectrica se comporta de forma tal que el sentido de

su recorrido en el circuito se invierte perioacutedicamente se estaacute en presen-

cia de una corriente alterna En la Figura 311 en (A) se representa el

valor de una FEM de corriente continua al transcurrir el tiempo su

valor E no variacutea En (B) aparece la representacioacuten anaacuteloga para una

FEM de corriente alterna El valor de la FEM en cada borne cambia

perioacutedicamente de positivo a negativo al transcurrir el tiempo al igual

que el sentido de la corriente en el circuito

77

Figura 311 Representacioacuten de una FEM continua (A) y

alterna (B) Los signos + y ndash indican el cambio de senti-

do de la corriente en el circuito

La corriente alterna es la principal fuente de energiacutea eleacutectrica en to-

do el mundo tanto en aplicaciones industriales como en el hogar La

corriente de la red comercial en Ameacuterica variacutea el sentido de su recorri-

do con una frecuencia de 60 veces por segundo (El inverso de la fre-

cuencia es el periacuteodo tiempo que tarda la corriente en realizar una osci-

lacioacuten completa) Como la polaridad de una FEM alterna tambieacuten cam-

bia continuamente de (+) a (-) y viceversa en los circuitos de corriente

alterna se utiliza preferiblemente el teacutermino voltaje para indicar las

diferencias de potencial que tambieacuten variacutea de sentido continuamente

Las leyes que rigen los circuitos de corriente alterna difieren radi-

calmente de las leyes de los circuitos de corriente continua En la co-

rriente alterna hay que tomar en cuenta que la corriente y el voltaje no

oscilan siempre al uniacutesono sino que se retrasan o adelantan la una res-

pecto al otro en dependencia del circuito especiacutefico analizado Esas

leyes no seraacuten objeto de anaacutelisis en este libro

La corriente alterna posee una serie de ventajas en comparacioacuten con

la corriente continua una de ellas es que proporciona menos peacuterdidas

de energiacutea durante su transmisioacuten hasta el consumidor Pero la maacutes

importante es que permite seleccionar los voltajes adecuados a cada

circuito mediante un sencillo dispositivo electromagneacutetico que no tiene

piezas moacuteviles el transformador que se describe en detalle en otro

capiacutetulo

78

CAPIacuteTULO 4

INTERACCIONES ELECTROMAGNEacuteTICAS Y ONDAS DE RADIO

Magnetismo y corrientes eleacutectricas

Con anterioridad se vio que los campos estaacuteticos magneacutetico y eleacutectrico

no son capaces de interaccionar el uno con el otro Ademaacutes cada uno

actuacutea sobre cargas e imanes de forma independiente como si el otro no

estuviera presente Tambieacuten se dijo que el campo magneacutetico no interac-

ciona con las cargas en reposo pero siacute lo hace con las cargas en movi-

miento

Cuando una partiacutecula cargada se mueve en una regioacuten del espacio

donde hay un campo magneacutetico estaacutetico aparece una fuerza sobre la

carga que en todo momento es perpendicular a la direccioacuten de su mo-

vimiento y a las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacutetico A causa de

esa fuerza magneacutetica la partiacutecula cargada cambiaraacute la direccioacuten de su

movimiento (pero sin que su energiacutea variacutee) Y lo seguiraacute haciendo

mientras siga interaccionando con el campo En realidad el efecto de-

pende del movimiento relativo de la carga respecto al campo y vicever-

sa Si la carga estaacute en reposo y es el campo quien estaacute en movimiento

tambieacuten apareceraacuten fuerzas sobre la carga

iquestY queacute sucede cuando tenemos un campo magneacutetico que variacutea con

el tiempo iquestY un campo eleacutectrico en similares condiciones Pues resul-

ta que los campos magneacuteticos variables en el tiempo siempre tienen

asociado un campo eleacutectrico tambieacuten variable Y el efecto inverso

tambieacuten tiene lugar los campos eleacutectricos variables generan campos

magneacuteticos

Siempre que un campo variable se encuentre presente eleacutectrico o

magneacutetico el otro tambieacuten lo estaraacute De aquiacute que cuando se desean

examinar sus efectos resulta estrictamente obligatorio analizarlos con-

juntamente so pena de cometer errores garrafales en la interpretacioacuten

de los resultados

Ley de Faraday-Lenz En 1831 Michael Faraday descubrioacute el fenoacutemeno de induccioacuten

magneacutetica Y ese mismo antildeo demostroacute que era posible generar una

corriente en un circuito a partir de otra en un circuito cercano e inde-

pendiente del primero

El acoplamiento entre los circuitos ocurre al interaccionar los cam-

pos magneacuteticos variables generados por las corrientes tambieacuten varia-

bles en el tiempo El campo magneacutetico generado por una de las corrien-

tes es capaz de inducir campos eleacutectricos que dan origen a otra corrien-

te en el otro circuito Veamos esto en detalle

La figura 41 ilustra lo que sucede cuando se establece una corriente

variable en el tiempo en una espira de alambre conductor La corriente

en la espira izquierda tiene asociado su correspondiente campo magneacute-

tico que da origen a un campo eleacutectrico en la otra espira (no mostrado

en la figura) Ese campo eleacutectrico actuacutea sobre los electrones de la otra

espira como si fuera una FEM convencional creando una corriente Si

el campo magneacutetico no variacutea con el tiempo la corriente no aparece El

resultado tambieacuten depende del nuacutemero de liacuteneas de induccioacuten magneacuteti-

ca que atraviesen el aacuterea S Si la espira es paralela a las liacuteneas de induc-

cioacuten magneacutetica no habraacute corriente (en la figura 41 la espira derecha

estariacutea rotada 90 grados)

Figura 41 Corriente inducida en una es-

pira de alambre conductor

80

Sin embargo tambieacuten aparece corriente en la espira derecha cuando

el campo magneacutetico no variacutea con el tiempo pero el aacuterea S encerrada

por la espira y perpendicular a las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica siacute lo

hace (por ejemplo si la espira de la derecha oscila o gira alrededor de

un eje vertical) De manera que el aacutengulo θ que forman el aacuterea S y las

liacuteneas de induccioacuten magneacutetica tambieacuten tiene importancia en la genera-

cioacuten de posibles corrientes en la espira

Se encuentra experimentalmente que la FEM inducida en la espira

(ind) es igual a la variacioacuten del flujo = BScos en la unidad de tiem-

po

ind t

Este resultado se conoce como Ley de Faraday La letra griega

(delta) indica siempre la variacioacuten del correspondiente paraacutemetro Por

ejemplo si t indica la variable tiempo t = t ndash to donde t y to represen-

tan un instante final e inicial respectivamente

Se puede predecir el sentido que tendraacute la corriente en la espira a

partir de la Ley de Lenz Esta ley establece que el sentido de la FEM (y

de la corriente inducida) es tal que siempre se opone a la causa que la

produce Fue bautizada en honor a su descubridor Heinrich Friedrich

Emil Lenz y es usual designarla indistintamente como ley de Faraday-

Lenz

El principio de funcionamiento de los generadores eleacutectricos se fun-

damenta en la ley de Faraday-Lenz La variacioacuten del flujo en una espira

de alambre conductor que gira dentro de un campo magneacutetico produce

una FEM capaz de generar corriente en un circuito La FEM y la co-

rriente generadas pueden ser tanto continuas como alternas en depen-

dencia de coacutemo se dispongan conexiones de la espira rotatoria con el

circuito externo

Dinamo Un generador electromagneacutetico o dinamo es un mecanismo capaz de

convertir energiacutea mecaacutenica en energiacutea eleacutectrica sobre la base de la ley

de Faraday-Lenz El maacutes sencillo que se conoce es el dinamo de disco

desarrollado por el propio Faraday Consiste en un disco conductor de

cobre que va montado sobre un eje que pasa por su centro la parte del

disco entre el centro y el borde queda situada entre los polos de un imaacuten

de herradura (Figura 42) Cuando el disco se hace girar con una mani-

vela aparece una FEM continua entre el centro y el borde

Figura 42 El primer generador electromecaacutenico el di-

namo de disco de Faraday Tomado de

httpwwwastrovirginiaedu

El movimiento relativo entre el disco y el imaacuten hace que las fuerzas

magneacuteticas actuacuteen sobre los electrones deacutebilmente ligados del disco

creando una corriente eleacutectrica que siempre va en el mismo sentido El

dispositivo tambieacuten se puede adaptar para funcionar a la inversa como

un motor aplicando una FEM externa entre el borde y su centro lo que

haraacute girar el disco

Cualquier generador moderno tiene dos partes fundamentales un

imaacuten permanente (o un electroimaacuten) que proporciona el campo magneacute-

tico y la armadura estructura que sostiene los conductores que cortan

el campo magneacutetico en su movimiento y transportan la corriente indu-

cida La armadura es usualmente un nuacutecleo de hierro laminado alrede-

dor del cual se enrollan en bobinas los cables conductores

El campo magneacutetico de un imaacuten permanente es bastante fuerte como

para hacer funcionar un dinamo pequentildeo los de mayor capacidad gene-

radora utilizan electroimanes

El principio de operacioacuten de un generador de corriente alterna se

muestra en la figura 43 Es bastante similar al de la corriente continua

con algunos cambios que mejoran la eficiencia de la conversioacuten energeacute-

tica y hacen que el sentido de la FEM se invierta perioacutedicamente

Enormes generadores de este tipo movidos por turbinas impulsadas

por la fuerza hidraacuteulica (plantas hidroeleacutectricas) por el vapor de agua

(plantas termoeleacutectricas y atomoeleacutectricas) o por el viento (eoacutelicas) son

los encargados de producir la mayor parte de la energiacutea eleacutectrica que se

consume en el planeta

Figura 43 Generacioacuten de una corriente alterna

Transformadore e inductor

El transformador es un dispositivo muy utilizado en circuitos eleacutectricos

y electroacutenicos No posee partes moacuteviles y funciona basado en la ley de

Faraday-Lenz La red eleacutectrica comercial utiliza estos dispositivos para

elevar el voltaje y transmitir la energiacutea eleacutectrica a grandes distancias

pues asiacute el proceso resulta mucho maacutes eficiente y las peacuterdidas de ener-

giacutea en los alambres mucho menores

Los transformadores tambieacuten se utilizan para reducir el alto voltaje y

poder llevar la energiacutea hasta las viviendas de una forma menos peligro-

sa (110 y 220 V para aplicaciones no industriales) Cuando la diferencia

de potencial entre el alambre conductor y la tierra es muy alta el aire se

ioniza parcialmente en los alrededores del alambre y se vuelve conduc-

tor Si hay otro objeto cercano unido a tierra puede saltar una chispa

causando quemaduras e incluso volatilizando parte de los cuerpos que

intervengan en la conduccioacuten Las corrientes que se generan pueden ser

de miles de amperes como comparacioacuten el motor de arranque de un

automoacutevil consume solo unos pocos amperes

Para ser eficientes los transformadores de potencia deben disipar la

menor cantidad posible de energiacutea durante su funcionamiento una disi-

pacioacuten de tan solo 05 en un gran transformador genera enormes

cantidades de peacuterdidas por calor Los transformadores de la red comer-

cial disponen de un circuito de refrigeracioacuten que utiliza aceite para el

enfriamiento El aceite circula por dentro del transformador y disipa el

calor mediante radiadores externos La inmensa mayoriacutea de los equipos

electroacutenicos tambieacuten utilizan transformadores de distinto tipo para ajus-

tar el voltaje suministrado por la red comercial al que realmente necesi-

tan sus circuitos

Un transformador estaacute formado esencialmente por un nuacutecleo de ma-

terial ferro o ferrimagneacutetico blando cuya funcioacuten es la de concentrar y

reforzar las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica y dos enrollados de alambre

con diferente nuacutemero de vueltas N1 y N2 el primario y el secundario

Cuando se hace circular una corriente alterna por el enrollado primario

se genera un campo magneacutetico tambieacuten alterno proporcional a N1 Ese

campo magneacutetico alterno es reforzado y guiado por el nuacutecleo ferro-

magneacutetico hasta el enrollado secundario donde induce una FEM que es

proporcional a N2 Controlando el nuacutemero de vueltas N1 y N2 es posible

regular la relacioacuten entre el voltaje a la salida y a la entrada del trans-

formador ya que a partir de la ley de Faraday se obtiene que los volta-

jes en el primario y secundario guardan la relacioacuten aproximada V1V2 =

N1 N2 (Figura 44)

Figura 44 Transformador e inductor

Otro dispositivo muy usado en la electroacutenica que funciona sobre la

base de la ley de Faraday-Lenz es el inductor o inductancia Un induc-

tor no es maacutes que una bobina sencilla con un nuacutecleo de material ferro o

ferrimagneacutetico blando Al aplicar un voltaje alterno la corriente varia-

ble que se establece crea un campo magneacutetico y una FEM inducida que

seguacuten Lenz se opone a la causa que lo origina es decir se opone al

paso de la corriente

Mientras mayor es la frecuencia de la sentildeal y mayor la variacioacuten del

campo en el tiempo mayor es la oposicioacuten que presenta el inductor por

el contrario cuando la frecuencia disminuye la oposicioacuten es cada vez

menor Si la corriente no variacutea (frecuencia cero) el flujo magneacutetico no

variacutea (t = 0) y por tanto no hay FEM inducida que se oponga a la

corriente Como resultado el inductor es un dispositivo que no afecta

notablemente la corriente continua pero se opone al paso de la corrien-

te alterna La oposicioacuten se mide por la reactancia inductiva XL = 2

L donde L es un factor caracteriacutestico del inductor (su inductancia) A

mayor frecuencia mayor oposicioacuten A diferencia del resistor un in-

ductor disipa poco calor al paso de la corriente por efecto Joule pues el

enrollado de aleacioacuten de cobre o aluminio posee una resistividad muy

baja

Los capacitores ndashdispositivos que trabajan almacenando cargas y

campos eleacutectricos- tambieacuten se oponen al paso de la corriente alterna

pero al contrario de los inductores no dejan pasar la corriente conti-

nua y su oposicioacuten al paso de la corriente disminuye cuando aumenta

la frecuencia En este caso el paraacutemetro caracteriacutestico es la reactancia

capacitiva 1

X =C2πνC

donde C es la capacidad del condensador

Es necesario gastar o consumir energiacutea para crear un campo magneacute-

tico pero esa energiacutea no se pierde Se almacena en el campo magneacutetico

y se revierte nuevamente al circuito al variar el sentido de la corriente

en cada ciclo Sin embargo a causa de la histeacuteresis y de las corrientes

inducidas que aparecen en el nuacutecleo ferromagneacutetico en cada ciclo

siempre se pierde una pequentildea cantidad de energiacutea en forma de calor

Este calor es adicional al que se pierde en los alambres por efecto Joule

En combinacioacuten con los capacitores los inductores se utilizan en

circuitos resonantes y filtros que permiten sintonizar o separar una fre-

cuencia determinada (o un pequentildeo intervalo de frecuencias) de una

mezcla de sentildeales con un intervalo amplio de frecuencias Es el meacutetodo

utilizado en los receptores de radio y TV para seleccionar o sintonizar

una frecuencia especiacutefica entre todas las que se reciben en la antena

Radiacioacuten electromagneacutetica

No es necesario que un circuito esteacute presente para que el campo magneacute-

tico genere un campo eleacutectrico Incluso en el vaciacuteo un campo magneacuteti-

co variable en el tiempo siempre tendraacute asociado su correspondiente

campo eleacutectrico

El campo eleacutectrico generado de esta manera posee la caracteriacutestica

de que sus liacuteneas de fuerza son cerradas y de direccioacuten perpendicular a

las del campo magneacutetico En la Fiacutesica esos campos se denominan no

conservativos porque son capaces de entregar energiacutea al realizar un

ciclo cerrado Cuando ocurre lo contrario el campo es conservativo

Si un campo magneacutetico variable actuacutea sobre un cuerpo conductor

macizo el campo eleacutectrico inducido es capaz de engendrar o generar

corrientes en el seno del cuerpo las denominadas corrientes de Fou-

cault Si ese campo magneacutetico incide sobre el cuerpo humano el campo

eleacutectrico asociado seraacute capaz de generar corrientes alternas en su inte-

rior

Como se expresoacute al inicio la naturaleza de los campos eleacutectricos y

magneacuteticos es tal que el efecto inverso tambieacuten tiene lugar un campo

eleacutectrico variable en el tiempo da origen a un campo magneacutetico Por

tanto los campos eleacutectricos y magneacuteticos variables no son independien-

tes siempre se presentan conjuntamente y de ahiacute la denominacioacuten de

campo electromagneacutetico

Generacioacuten de campos electromagneacuteticos

La aceleracioacuten es la relacioacuten que existe entre la variacioacuten de la veloci-

dad de un cuerpo y el tiempo que tarda en ocurrir esa variacioacuten Consi-

derando una partiacutecula que se mueve a lo largo de una recta si to repre-

senta la lectura del reloj cuando la velocidad era vo y t una lectura pos-

terior cuando la velocidad tiene otro valor v la aceleracioacuten media am en

ese intervalo se calcula por la expresioacuten am = (v-vo) (t-to) lo que tam-

bieacuten se indica como a = ΔvΔt En esas condiciones la aceleracioacuten pue-

de ser tanto positiva (la velocidad aumenta al transcurrir el tiempo)

como negativa (la velocidad se reduce)

Las cargas eleacutectricas aceleradas son capaces de generar campos

electromagneacuteticos en forma de ondas que se propagan en el espacio Es

posible crear estas ondas mediante una antena con dos extremos abier-

tos o terminales que alternadamente se cargan positiva y negativamente

(dipolo) La tiacutepica antena de televisioacuten es un dipolo pero que solo se

usa para recibir y no para emitir ondas electromagneacuteticas

86

Un tipo de antena emisora muy comuacuten es la antena Marconi Se tra-

ta de una barra o varilla vertical que forma la mitad del dipolo mientras

que la tierra actuacutea como la otra mitad Este tipo de antena tambieacuten se

utiliza en automoacuteviles y teleacutefonos inalaacutembricos (Figura 45) En este

caso la parte metaacutelica del automoacutevil o teleacutefono actuacutea como la otra mitad

del dipolo En los teleacutefonos celulares las antenas tipo Marconi evolu-

cionaron hacia las maacutes eficientes antenas fractales que permiten ocul-

tar la antena completamente en el interior del equipo (figura 46)

Figura 45 Propagacioacuten de la radiacioacuten electromagneacutetica

Los campos magneacuteticos generan campos eleacutectricos y vice-

versa La sentildeal radiada se propaga con la velocidad de la

luz

Figura 46 Figura 04-06 Interior de un teleacutefono celular

mostrando la antena fractal en el recuadro a la derecha (al-

fombra de Sierspinski)

Cuando la antena tiene las dimensiones adecuadas al aplicarle una

FEM alterna se logra que emita radiaciones al espacio que la rodea

Operando sobre la FEM y modificaacutendola de manera adecuada es posi-

ble usar la radiacioacuten para transmitir informacioacuten de todo tipo (sonido

imaacutegenes informacioacuten digitalizada) La energiacutea radiada se propaga a la

velocidad de la luz unos 300 000 kiloacutemetros por segundo en el vaciacuteo y

algo menor en otros medios

Espectro electromagneacutetico James Clerk Maxwell fiacutesico ingleacutes amplioacute las investigaciones de Mi-

chael Faraday sobre los campos electromagneacuteticos y logroacute encontrar las

relaciones matemaacuteticas que describen su comportamiento Sus resulta-

dos lo convirtieron en uno de los cientiacuteficos maacutes importantes del siglo

XIX Su obra maacutes importante es el Treatise on Electricity and Magne-

tism (1873) donde publicoacute su conjunto de cuatro ecuaciones diferen-

ciales o Leyes de Maxwell en las que se describe la naturaleza de los

campos electromagneacuteticos en teacuterminos de espacio y tiempo

Maxwell demostroacute que la propagacioacuten de la radiacioacuten electromagneacute-

tica en el vaciacuteo o en cualquier otro medio se describe de forma similar

a las ondas que se propagan en la superficie del agua cuando ocurre una

perturbacioacuten (por ejemplo como cuando se deja caer una piedra en

aguas tranquilas) La velocidad de propagacioacuten vp de la onda es la ve-

locidad con que se propaga o avanza la perturbacioacuten en el medio La

amplitud de la onda es el tamantildeo maacuteximo que alcanzan sus valles o

crestas al oscilar (figura 47) La intensidad de la onda se define como

la energiacutea por unidad de tiempo que es capaz de transportar a traveacutes de

la unidad de superficie perpendicular a la direccioacuten de propagacioacuten Se

mide en wattm2 Mientras mayor sea la amplitud de la onda mayor

seraacute su intensidad

Figura 47 Representacioacuten de una onda mecaacutenica

88

La distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos es la longi-

tud de onda (lambda) y el nuacutemero de veces que una cresta (o un va-

lle) se repite por segundo en una posicioacuten determinada es la frecuencia

(nuacute) de la onda Como se dijo anteriormente la frecuencia se expresa

en oscilaciones por segundo (Hz) La longitud de onda y la frecuencia

no son independientes Estos paraacutemetros se relacionan con la velocidad

de propagacioacuten por la expresioacuten vp =

En la onda que viaja por la superficie de una charca oscilan las mo-

leacuteculas de agua En la radiacioacuten electromagneacutetica lo que oscila son los

campos eleacutectrico y magneacutetico cada uno creando al otro continuamente

a medida que la onda avanza o se propaga con la velocidad de la luz

(Figura 48) Para tener una idea de lo que significa esta velocidad se

puede considerar que el periacutemetro de la tierra (su longitud) es de unos

40 000 kiloacutemetros por el ecuador Como en el vaciacuteo la luz recorre 300

000 km en un segundo en ese tiempo una onda de radio es capaz de dar

7 vueltas y media a la Tierra (En un medio diferente al vaciacuteo la veloci-

dad es algo menor pero muy poco)

Figura 48 Figura 04-08 Representacioacuten instantaacutenea de

una onda electromagneacutetica Los campos E y H son perpen-

diculares entre siacute y a la direccioacuten de propagacioacuten

Se le llama espectro electromagneacutetico al conjunto de todas las posibles

frecuencias con que puede presentarse una onda electromagneacutetica (tabla

41) Abarca una regioacuten muy amplia desde unas pocas decenas de Hz

hasta miles de millones de Hz Las propiedades de la onda electromag-

neacutetica variacutean notablemente en dependencia de su frecuencia las radia-

ciones de maacutes baja frecuencia constituyen las conocidas ondas de radio

(onda larga) la de maacutes alta frecuencia es la radiacioacuten gamma penetran-

te (de la letra griega ) que se produce en los elementos radiactivos o

en procesos subatoacutemicos tales como la aniquilacioacuten de un par electroacuten

positroacuten Las explosiones de supernovas y otros fenoacutemenos astrofiacutesicos

muy intensos tambieacuten generan cantidades apreciables de radiacioacuten γ

Dentro del intervalo comprendido entre las ondas de radio y la radia-

cioacuten γ se encuentran todas las demaacutes radiaciones onda corta radiacioacuten

infrarroja (IR) espectro visible ultravioleta (UV) y rayos X

TABLA 41

Espectro electromagneacutetico

f(Hz) (m) Denominacioacuten

102 - 1010 106 ndash 10-1 Ondas de radio

1010 - 1012 10-1 ndash 10-3 Microondas

1012 - 1014 10-3 ndash 10-6 Infrarrojo

1014 - 1015 10-6 ndash 10-7 Visible

1015 - 1016 10-7 ndash 10-8 Ultravioleta

1017 - 1020 10-9 ndash 10-11 Rayos X

gt 1020 lt 10-11 Rayos gamma

Los rayos gamma y los rayos X lsquodurosrsquo tienen una longitud de on-

da de entre 0005 y 05 nm (un nm o nanoacutemetro equivale a 10-9 m o

una milloneacutesima de miliacutemetro) Los rayos X lsquoblandosrsquo se superponen

con la radiacioacuten ultravioleta en longitudes de onda proacuteximas a los 50

nm El ultravioleta a su vez da paso a la luz visible que va aproxi-

madamente desde 380 hasta 760 nm Los rayos infrarrojos o radia-

cioacuten de calor se solapan con las frecuencias de radio de microondas

entre los 100000 y 400000 nm Por encima de esta longitud de onda

hasta unos 15000 metros el espectro estaacute ocupado por las diferentes

ondas de radio Maacutes allaacute de la zona de radio el espectro entra en la

regioacuten de bajas frecuencias cuyas longitudes de onda llegan a medir-

se en decenas de miles de kiloacutemetros

Transmisioacuten de sentildeales

Se reconoce al ingeniero italiano Guglielmo Marconi (1874-1937)

como el inventor del primer sistema praacutectico de transmisioacuten de in-

formacioacuten mediante sentildeales de radio a finales del siglo XIX En

1890 se interesaba por la telegrafiacutea sin hilos y hacia 1895 habiacutea in-

ventado un aparato con el que consiguioacute enviar sentildeales a varios kiloacute-

metros de distancia mediante una antena direccional En 1899 esta-

blecioacute la comunicacioacuten inalaacutembrica entre Inglaterra y Francia a traveacutes

del canal de la Mancha Las marinas italiana y britaacutenica pronto adop-

taron su sistema y hacia 1907 habiacutea alcanzado tal perfeccionamiento

que se establecioacute un servicio trasatlaacutentico de telegrafiacutea sin hilos para

uso puacuteblico

El descubrimiento de las ondas de radio dio lugar a un impetuoso

desarrollo de los medios de comunicacioacuten incluyendo la televisioacuten el

radar los sistemas de navegacioacuten la comunicacioacuten espacial y la telefo-

niacutea celular con infinidad de aplicaciones en otras ciencias como la me-

teorologiacutea y la astronomiacutea

Las ondas de radio son aquellas cuya frecuencia va desde unos po-

cos kilohertz (kHz) hasta 300 gigahertz (GHz) Un kilohertz equivale a

mil ciclos por segundo y un megahertz (MHz) a un milloacuten un gi-

gahertz equivale a 109 Hz o 1 000 MHz La denominada onda media de

los receptores de radio en amplitud modulada (AM) cubre el intervalo

535ndash1 605 kHz Las frecuencias mayores corresponden a las ondas

cortas de diferentes bandas

Las propiedades de las ondas de radio dependen de su frecuencia (o de su equivalente la longitud de onda ) por lo que usualmente se utili-zan ondas de radio de diferente para distintos fines Las ondas maacutes cortas poseen una frecuencia maacutes alta (maacutes oscilaciones por segundo) las maacutes largas tienen una frecuencia maacutes baja La relacioacuten entre y la frecuencia es

= c

donde c es la velocidad de la luz

En una atmoacutesfera uniforme la radiacioacuten electromagneacutetica se propa-

ga en liacutenea recta Como la superficie terrestre es praacutecticamente esfeacuterica

la comunicacioacuten radiofoacutenica a larga distancia solo es posible gracias a

que las ondas largas se reflejan en la ionosfera una regioacuten de la atmoacutes-

fera compuesta de varias capas de aire ionizado que se extiende desde

una altura de casi 80 km sobre la superficie terrestre hasta 640 km o

maacutes (Figura 49) En comparacioacuten la altura de vuelo de las liacuteneas aeacute-

reas comerciales es de 10 km

A estas alturas el aire estaacute enrarecido en extremo como si se hubiera hecho vaciacuteo con una bomba mecaacutenica Cuando las partiacuteculas gaseosas de la atmoacutesfera se ionizan a causa de la radiacioacuten ultravioleta del sol

tienden a permanecer ionizadas debido a las miacutenimas colisiones que se producen con otras partiacuteculas Estas partiacuteculas ionizadas son capaces de reflejar parcialmente las ondas de radio De ahiacute que soacutelo una parte de la energiacutea radiada por un transmisor hacia la ionosfera es transmitida ha-cia el exterior otra es absorbida y la restante es reflejada hacia la super-ficie de la Tierra Este uacuteltimo efecto permite la recepcioacuten de sentildeales de radio a distancias mucho mayores de lo que seriacutea posible con ondas que viajaran solo en liacutenea recta

Figura 49 Capas de la atmoacutesfera troposfera estratosfe-

ra mesosfera e ionosfera La curva quebrada indica la

temperatura seguacuten la escala superior

Las ondas de frecuencia superior a los 300 MHz ( lt 10 m) se sub-

dividen en cuatro categoriacuteas muy alta frecuencia (VHF del ingleacutes very

high frequency) ultra alta frecuencia (ultra high frequency UHF) su-

peralta frecuencia (super high frequency SHF) y extremadamente alta

frecuencia (extremely high frequency EHF) Estas ondas no se reflejan

en la ionosfera por lo que solo se pueden captar cuando el receptor se

encuentra en liacutenea recta con el emisor Sin embargo son muy uacutetiles en

las comunicaciones espaciales

Tambieacuten se usa el teacutermino microondas para designar las ondas elec-

tromagneacuteticas en la regioacuten de frecuencias UHF y EHF cuya longitud

de onda va aproximadamente desde 1 mm hasta 30 cm ( = 1 a 300

GHz) Las microondas tienen aplicaciones en las comunicaciones de

todo tipo viacutea sateacutelite en la meteorologiacutea la medicioacuten de distancias e

incluso se utilizan para cocinar alimentos en los hornos de microondas

En la tabla 42 aparece resumida la clasificacioacuten de las ondas de radio

de acuerdo con su frecuencia y su longitud de onda Al interaccionar

con la atmoacutesfera la atenuacioacuten no es la misma para todas las frecuen-

cias Las ondas con inferiores a unos pocos centiacutemetros son absorbi-

das por las gotas de agua o por las nubes las inferiores a 15 cm pueden

incluso quedar absorbidas por el vapor de agua que hay normalmente

en una atmoacutesfera limpia

TABLA 42

Clasificacioacuten de las ondas de radio

Frecuencia Denominacioacuten Abreviatura

3 ndash 30 kHz Muy baja frecuencia VLF 105 ndash 104 m

30-300 kHz Baja frecuencia LF 104 ndash 103 m

300-3 000 kHz Frecuencia media MF 103 ndash 102 m

3-30 MHz Alta frecuencia (on-

da corta)

HF 102 ndash 10 m

30-300 MHz Muy alta frecuencia VHF 10 ndash 1 m

300-3 000 MHz Frecuencia ultra alta UHF 1 m ndash 10 cm

3-30 GHz Frecuencia superalta SHF 10 ndash 1 cm

30-300 GHz Extremadamente alta EHF 1 cm ndash 1 mm

Transmisioacuten de potencia Horno de microondas

Una de las propiedades de la radiacioacuten de alta frecuencia al interaccio-

nar con muchos materiales es la de generar calor Los hornos de micro-

ondas funcionan en la regioacuten UHF a frecuencias cercanas a los 2 450

MHz La componente del campo eleacutectrico E de la onda interacciona

fuertemente con el momento dipolo eleacutectrico de las moleacuteculas del agua

93

y otras moleacuteculas polares que componen los alimentos Esas moleacuteculas

son forzadas a seguir las oscilaciones de la onda electromagneacutetica in-

crementaacutendose su movimiento de rotacioacuten y vibracioacuten al nivel micros-

coacutepico Un incremento microscoacutepico del movimiento se refleja en lo

macroscoacutepico como un aumento de temperatura que es transmitido a

los restantes aacutetomos y moleacuteculas por los mecanismos usuales de trans-

misioacuten del calor conveccioacuten conduccioacuten y radiacioacuten La conveccioacuten

se refiere al flujo circulatorio de gas o liacutequido desde las zonas maacutes ca-

lientes a las maacutes friacuteas la conduccioacuten al contacto directo entre soacutelidos

mientras que la radiacioacuten implica la transmisioacuten de calor por radiacioacuten

electromagneacutetica esencialmente en la regioacuten infrarroja-visible del es-

pectro (cap 5)

Las microondas no pueden penetrar en los recipientes metaacutelicos para

calentar la comida pues los metales reflejan las ondas de radio de la

misma forma que un espejo refleja la luz visible Sin embargo pueden

atravesar recipientes no metaacutelicos como vidrios ceraacutemicas o plaacutesticos

sin calentarlos para ser absorbidas solamente por los alimentos en su

interior Como la radiacioacuten penetra profundamente en los tejidos bioloacute-

gicos los alimentos se cocinan en profundidad a diferencia de lo que

ocurre en un horno convencional donde el calor se recibe solo en la

superficie y avanza lentamente de fuera hacia dentro Ademaacutes la ener-

giacutea solo se emplea en calentar los alimentos sin necesidad de elevar la

temperatura de los recipientes o de las paredes del horno Por ese moti-

vo los alimentos tardan menos en hornearse y se gasta mucha menos

energiacutea en el proceso

Cuando la intensidad de la radiacioacuten es muy alta la exposicioacuten a las

microondas puede ser muy peligrosa Tambieacuten es importante el tiempo

de exposicioacuten Tanto la alta intensidad como una larga exposicioacuten pue-

den ocasionar quemaduras cataratas oculares dantildeos en el sistema ner-

vioso o esterilidad Auacuten no se conocen bien los efectos de la exposi-

cioacuten a las microondas de baja intensidad durante largos periacuteodos

Cocina de induccioacuten

La cocina de induccioacuten trabajan a frecuencias mucho menores que las

de los hornos de microondas esencialmente en el intervalo de frecuen-

cias entre 20 y 100 kHz No calienta directamente los alimentos como

en los hornos sino que genera corrientes de Foucault en un material

ferromagneacutetico-resistivo adosado al fondo de la cazuela que finalmente

produce el calor que se emplea en cocinar los alimentos (figura 410)

Figura 410 Mecanismo del calentamiento por induccioacuten

Durante su funcionamiento el campo magneacutetico variable generado por

una bobina da origen a un campo eleacutectrico tambieacuten variable y ambos se

propagan en todas direcciones -no soacutelo como se muestra en la figura-

atravesando la vitroceraacutemica no absorbente Es la componente eleacutectrica

quien genera las corrientes y producen calentamiento por efecto Joule

en el material magneacutetico del fondo de la olla tal como ocurre en una

cocina de resistencia convencional

A diferencia de los hornos de microondas estas cocinas no se pue-

den utilizar con recipientes de loza barro tefloacuten o cualquier otro mate-

rial aislante Tampoco con cualquier recipiente de aluminio o cobre u

otro metal no magneacutetico pues a la frecuencia de trabajo de la cocina

estos metales reflejan la radiacioacuten electromagneacutetica con gran efectivi-

dad La otra diferencia esencial con los hornos de microondas donde

la radiacioacuten se mantiene confinada en su interior por paredes reflectan-

tes es que en una cocina de induccioacuten la radiacioacuten se dispersa en todas

direcciones generando contaminacioacuten electromagneacutetica en mayor o

menor grado

Investigaciones recientes muestran la posibilidad de efectos perjudicia-

les sobre los genes de diversos tipos de ceacutelulas mientras que por

95

otra parte no existen estudios que demuestren que ese intervalo de fre-

cuencias esas radiaciones sean inocuas especialmente a la intensidad

en que son emitidas con potencia suficiente para cocinar alimentos

Las posibles afectaciones incluyen efectos geneacuteticos en el feto en las

gestantes dada la cercaniacutea de la regioacuten abdominal a la fuente de radia-

ciones asiacute como roturas u otras alteraciones en los genes de espermato-

zoides y oacutevulos de personas adultas (ver artiacuteculo review de Lai H en

las referencias)

Estimacioacuten de distancias radar Los sistemas para medir distancias mediante la radiacioacuten estaacuten basados

en el radar palabra que se deriva del ingleacutes radio detection and ran-

ging El radar detecta objetos fuera del alcance de la vista y determina

a queacute distancia se encuentran al proyectar sobre ellos ondas de radio Se

comenzoacute a utilizar de manera generalizada durante la II Guerra Mun-

dial (1939-1945)

Su funcionamiento estaacute basado en la propiedad que tienen las ondas

electromagneacuteticas de reflejarse en determinadas superficies En un

equipo de radar un transmisor de radio de alta frecuencia emite un haz

de radiacioacuten durante un corto periacuteodo con una que puede ir desde

algunos centiacutemetros hasta cerca de 1 metro Los objetos que se hallan

en la trayectoria del haz reflejan las ondas de regreso hacia el transmi-

sor donde se coloca un receptor especialmente disentildeado para detectar-

las Midiendo por medios electroacutenicos el tiempo que tarda la sentildeal en ir

y regresar hasta el blanco y conocida la velocidad de propagacioacuten de la

sentildeal (asymp 300 000 kms) es posible calcular la distancia hasta el objeto

donde se reflejoacute el haz En un equipo de radar el proceso de transmi-

sioacuten-recepcioacuten de impulsos ocurre continuamente en fracciones de

segundo

El radar no solo detecta la presencia de un objeto remoto como un

avioacuten en el aire sino que es capaz de fijar su posicioacuten en el espacio su

tamantildeo y su forma aproximada asiacute como la direccioacuten de su movimien-

to y su velocidad

Aunque en sus oriacutegenes fue un instrumento beacutelico hoy se utiliza

ampliamente para fines paciacuteficos como la navegacioacuten mariacutetima y el

control de traacutefico aeacutereo El radar ha encontrado una aplicacioacuten casi

universal en la meteorologiacutea y la prediccioacuten del tiempo ademaacutes de

localizar perturbaciones importantes como los huracanes o los tornados

tambieacuten se usa para efectuar el seguimiento de las condiciones climato-

loacutegicas locales Los radares meteoroloacutegicos proporcionan informacioacuten

acerca del volumen de las precipitaciones y permiten alertar con antela-

cioacuten sobre posibles inundaciones Los maacutes recientes dan la posibilidad

de medir la velocidad del viento cuando hay tormenta a partir de un

fenoacutemeno conocido como efecto Doppler

Radares de otro tipo son utilizados por la policiacutea de traacutensito para de-

terminar la velocidad de los vehiacuteculos y cuantificar la densidad del

traacutefico en las calles principales Tambieacuten para controlar automaacutetica-

mente los semaacuteforos Por ejemplo hay sistemas que pueden proyectar

la luz roja automaacuteticamente si el vehiacuteculo se acerca a un cruce de cui-

dado con una velocidad por encima del liacutemite permitido

Resonancia magneacutetica Otro tipo de interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia en la regioacuten de

altas frecuencias es la resonancia magneacutetica Existen diversos tipos

nuclear paramagneacutetica electroacutenica ferromagneacutetica antiferromagneacutetica

de ondas de spin cuadrupolar nuclear y resonancia de spin de electro-

nes de conduccioacuten todas se aplican mayormente en la investigacioacuten

cientiacutefica Se describiraacute solamente la resonancia magneacutetica nuclear

(RMN) ya que es la maacutes conocida por haberse extendido su uso como

herramienta de diagnoacutestico en la medicina

La RMN no implica radiactividad ni ninguacuten otro tipo de radiacioacuten

ionizante pues se trabaja uacutenicamente en la regioacuten de radiofrecuencias

El nuacutecleo atoacutemico posee un momento magneacutetico N similar al momen-

to magneacutetico de spin del electroacuten s Como su valor es miles de veces

menor que el de s no es necesario tomarlo en cuenta al analizar las

propiedades diamagneacuteticas paramagneacuteticas o ferromagneacuteticas de una

determinada sustancia

Sin embargo cuando se hace incidir radiacioacuten de frecuencia ade-

cuada sobre una sustancia que a la vez estaacute sometida a un campo mag-

neacutetico estaacutetico de gran intensidad el momento magneacutetico nuclear es

capaz de interaccionar con esa radiacioacuten y absorber gran cantidad de

energiacutea Esto es precisamente lo que caracteriza una resonancia la

absorcioacuten soacutelo tiene lugar a una frecuencia especiacutefica (o en un intervalo

de frecuencias muy estrecho a su alrededor) y no a cualquier frecuen-

cia

97

Como fuente de radiacioacuten se utiliza una bobina por la que circula

una corriente alterna de frecuencia adecuada (figura 411)

La descripcioacuten de lo que ocurre seguacuten la fiacutesica claacutesica es la si-

guiente cuando el campo estaacutetico externo (de intensidad Bo en la figu-

ra) interacciona con los momentos magneacuteticos nucleares tiende a ali-

nearlos en una direccioacuten paralela a las liacuteneas de induccioacuten perpendicu-

lar al polo del electroimaacuten en la figura Sin embargo esta alineacioacuten no

llega a ser perfecta pues los momentos magneacuteticos tienen tendencia a

rotar alrededor de las liacuteneas de induccioacuten Este movimiento particular

de rotacioacuten se conoce como precesioacuten similar al cabeceo de los trom-

pos cuando van perdiendo velocidad se ha representado por la flecha (o

vector) en el recuadro a la derecha de la figura 411

Figura 411 Esquema de un experimento de reso-

nancia magneacutetica

El nuacutemero de rotaciones por segundo que realiza el vector es la fre-

cuencia de precesioacuten o que depende de Bo seguacuten la expresioacuten o =

4258Bo (o en MHz y Bo en T) Cuando la frecuencia de la sentildeal

externa aplicada coincide con o se produce la resonancia Asiacute para

lograr la resonancia de los protones del agua si Bo = 05 T se necesita

aplicar una sentildeal en la bobina de 213 MHz aproximadamente Esta

particularidad de interaccionar con los protones del agua se utiliza en

los equipos modernos de obtencioacuten de imaacutegenes por resonancia magneacute-

tica para diagnoacutestico meacutedico (capiacutetulo 6)

Deteccioacuten de metales El desarrollo de instrumentos capaces de detectar metales bajo tierra

mediante ondas de radio estaacute asociado a los primeros ensayos de em-

plear esas ondas en sistemas de orientacioacuten aeacuterea alrededor de 1920

Estos intentos proporcionaron versiones primitivas de los modernos

radiogonioacutemetros que se utilizan hoy diacutea en la navegacioacuten mariacutetima y

aeacuterea Se buscaba que los aviones fueran capaces de orientarse en diacuteas

muy nubosos o con niebla para esto se utilizaba como emisor de ondas

la torre transmisora de alguna estacioacuten local de radio de ubicacioacuten co-

nocida Como sistema receptor en el aeroplano capaz de determinar la

direccioacuten de la emisora se utilizaba una antena direccional en forma de

aro o anillo metaacutelico abierto con los extremos unidos por conductores

al equipo receptor de radio

La antena direccional funciona de la manera siguiente cuando el

plano de la circunferencia que forma la antena receptora se encuentra

paralelo a la liacutenea recta que va desde el avioacuten a la antena emisora la

recepcioacuten es maacutexima cuando este plano estaacute perpendicular a esa liacutenea

lo que equivale a rotar la antena frac14 de vuelta de su posicioacuten de maacutexima

recepcioacuten la recepcioacuten es praacutecticamente nula La mayoriacutea de los recep-

tores de amplitud modulada (AM) poseen en su interior antenas de este

tipo en forma de bobina con muchas vueltas de alambre (enrolladas

usualmente sobre un nuacutecleo de ferrita figura 412) por lo que la inten-

sidad de la recepcioacuten depende fuertemente de la orientacioacuten del recep-

tor respecto a la emisora Cuando el extremo de la bobina apunta direc-

tamente hacia la fuente emisora la sentildeal es miacutenima y puede llegar a

anularse totalmente

Figura 412 Dependencia de la recepcioacuten de la

sentildeal en funcioacuten del aacutengulo de la antena con la ra-

diacioacuten incidente

Este efecto de recepcioacuten nula cuando la espira estaacute orientada hacia la

direccioacuten de la fuente emisora es el principio baacutesico de operacioacuten de los

antiguos sistemas de orientacioacuten aeacuterea pues la posicioacuten de no recep-

cioacuten es muy precisa y se utilizaba para situar al avioacuten en la direccioacuten

determinada

La direccioacuten que se iba a seguir se determinaba girando la antena re-

ceptora hasta obtener sentildeal cero El piloto podiacutea entonces ir corrigiendo

a conveniencia la direccioacuten del vuelo hasta lograr la direccioacuten deseada

Sin embargo ya desde los primeros intentos de llevar a cabo esta

teacutecnica de orientacioacuten surgiacutean errores significativos cuando se sobrevo-

laban determinados territorios Diferentes pilotos en diversos aviones

guiaacutendose por la misma estacioacuten emisora encontraban siempre los

mismos errores en los mismos lugares Investigaciones posteriores re-

velaron que donde ocurriacutean las interferencias habiacutea yacimientos mine-

rales con alto contenido de metal o existiacutean grandes construcciones de

ese material como por ejemplo el techo de tejas metaacutelicas de una gran

faacutebrica

Finalmente se logroacute encontrar la siguiente explicacioacuten una antena

emisora emite radiacioacuten en todas direcciones Si la sentildeal posee suficien-

te intensidad seraacute capaz de inducir corrientes significativas en un buen

conductor como un techo metaacutelico o un gran tanque de agua o combus-

tible Esas corrientes inducidas son capaces de emitir a su vez una

sentildeal secundaria con la frecuencia de la fuente original tambieacuten en

todas direcciones aunque de mucha menor intensidad No obstante si

el receptor utilizado en un avioacuten es sensible las sentildeales secundarias se

detectaraacuten superpuestas a la sentildeal original cuando el avioacuten se encuentra

cerca de la fuente secundaria

Para obtener la sentildeal cero que serviacutea de referencia al piloto el plano

de la antena del avioacuten debiacutea estar perfectamente perpendicular a la di-

reccioacuten de la antena emisora Como la radiacioacuten de la antena emisora y

la reflejada por el emisor secundario no proveniacutean de la misma direc-

cioacuten no era posible lograr que la sentildeal en la antena receptora del avioacuten

se anulara totalmente y de ahiacute los errores de orientacioacuten detectados

(que pueden corregirse faacutecilmente una vez conocido su origen)

Se atribuye al teacutecnico de sistemas de navegacioacuten aeacuterea Gerhard Fis-

her la sugerencia de que la radiacioacuten secundaria emitida por el metal

podiacutea ser utilizada para la deteccioacuten de metales soterrados Esa praacutectica

ha tenido un gran desarrollo hasta nuestros diacuteas

100

Los detectores de metal contemporaacuteneos utilizan una sola antena

que trabaja alternadamente como emisor y receptor durante fracciones

de segundo en forma similar a como lo hace la antena de radar La

antena va ubicada en una especie de plato llano colocado en el extremo

de una barra o mango de sujecioacuten que contiene los circuitos electroacuteni-

cos y la bateriacutea que energiza el instrumento (figura 413)

Figura 413 Detector de metales Tomado de

httpschoolmechuwaeduau

En su estado baacutesico de funcionamiento el equipo no detecta sentildeal

alguna Cuando el plato se desplaza cerca del suelo o de una pared don-

de se halla enterrado alguacuten objeto metaacutelico como por ejemplo una

tuberiacutea aparece una sentildeal de rechazo causada por la radiacioacuten secun-

daria emitida por el metal Esa sentildeal origina una FEM inducida en la

antena que se puede amplificar por medios electroacutenicos para generar

sonido en un audiacutefono desviar una aguja indicadora o emitir una sentildeal

luminosa revelando asiacute la presencia del metal oculto

Un detector tiacutepico en el mercado pesa 375 libras opera a la fre-

cuencia de 12 kHz tiene sintoniacutea manual o automaacutetica a eleccioacuten es

capaz de indicar la profundidad a que se encuentra el metal y se energi-

za con 8 bateriacuteas tipo AA capaces de mantener trabajando el instru-

mento de 25 a 35 horas en reacutegimen de bajo consumo (utilizando audiacute-

fonos para ahorrar energiacutea) Los detectores maacutes sofisticados son capa-

ces de diferenciar entre diversos metales

101

Sistemas de deteccioacuten basados en principios similares se emplean en

el control de aduana de los aeropuertos para revelar la posible presencia

de armas ocultas las bobinas estaacuten insertadas en el marco de una puerta

que el viajero debe atravesar Tambieacuten existen detectores portaacutetiles del

tamantildeo aproximado de un teleacutefono celular en este caso un operador

desplaza el instrumento cerca de la persona examinada a pocos centiacute-

metros de los lugares del cuerpo de donde pudiera existir alguacuten arma

disimulada

En algunos paiacuteses son bastante comunes los buscadores de tesoros

aficionados que dedican su tiempo libre a hacer campismo en locacio-

nes donde hubo asentamientos humanos en otras eacutepocas o se efectua-

ron batallas importantes Los buscadores utilizan el detector de metal

para rastrear monedas antiguas armas hebillas adornos o cualquier

otro objeto metaacutelico algunos de estos objetos pueden alcanzar un gran

valor en la actualidad Otros se dedican a buscar anillos monedas o

prendas de valor perdidas en las arenas de las playas

Tambieacuten se construyen detectores especializados para buscar debajo

del agua Hay revistas dedicadas exclusivamente a estos temas que

aconsejan doacutende y coacutemo buscar reportan hallazgos de importancia y

ofrecen consejos teacutecnicos sobre los instrumentos a utilizar En los con-

flictos beacutelicos se utilizaron por mucho tiempo detectores de minas simi-

lares a los empleados por los buscadores de tesoros Actualmente no

son muy efectivos dada la proliferacioacuten de minas de plaacutestico y de ma-

dera desarrolladas precisamente con el fin de evitar su deteccioacuten me-

diante estos instrumentos

El radar de penetracioacuten terrestre Tambieacuten conocido como radar de sondeo terrestre o georradar el RPT

es un instrumento que trabaja en forma muy parecida a un radar con-

vencional Se considera que se aplicoacute por primera vez en Austria en

1929 para determinar el espesor de un glaciar Su antena transmisora

enviacutea pulsos cortos de alta frecuencia hacia la tierra Cuando la radia-

cioacuten encuentra un objeto o una frontera con diferente permitividad die-

leacutectrica aparecen variaciones en la sentildeal reflejada e informacioacuten de la

distancia a que se encuentra Hay muchos tipos y modelos especializa-

dos para diferentes aplicaciones 102

La profundidad de penetracioacuten de la sentildeal estaacute limitada por la con-

ductividad del terreno la frecuencia utilizada y la potencia radiada

Cuando la conductividad del suelo aumenta la penetracioacuten disminuye

porque la radiacioacuten se disipa maacutes faacutecilmente en forma de calor Las

altas frecuencias proporcionan mejor resolucioacuten pero penetran menos

que las bajas frecuencias En los suelos arenosos o en materiales com-

pactos y secos como el granito la piedra caliza y el hormigoacuten usual-

mente se logra una buena penetracioacuten (hasta 15 metros) En los suelos

huacutemedos o arcillosos u otros con alta conductividad eleacutectrica la pene-

tracioacuten es algunas veces de solo unos pocos centiacutemetros En el hielo la

radiacioacuten penetra cientos de metros

El radar de penetracioacuten terrestre se puede utilizar en gran cantidad

de medios diferentes que incluyen rocas suelos hielo agua pavimen-

tos y estructuras Puede detectar objetos enterrados cambios en el ma-

terial del suelo y subsuelo hendiduras y cavidades En las ciencias de la

tierra se usa para estudiar los lechos de roca el agua subterraacutenea y el

hielo Las aplicaciones de ingenieriacutea incluyen ensayos no destructivos

de estructuras y pavimentos la localizacioacuten de tuberiacuteas soterradas y el

estudio de las caracteriacutesticas del terreno En la arqueologiacutea se usa para

hacer levantamientos y mapas de yacimientos y sitios arqueoloacutegicos en

lo militar para la deteccioacuten de minas explosivos sin detonar y tuacuteneles

Una determinacioacuten tiacutepica con un equipo de RPT proporciona un per-

fil o seccioacuten laminar bajo la superficie Un conjunto de perfiles sirve

para construir una imagen tridimensional tomograacutefica Los datos se

pueden representar como bloques tridimensionales o en forma de cor-

tes horizontales o verticales Los cortes horizontales son mapas planos a

una profundidad determinada y por ello suelen ser los favoritos de los

arqueoacutelogos

103

CAPIacuteTULO 5

RADIACIOacuteN DE MAacuteS ALTA FRECUENCIA

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia Fotones

Las propiedades de la radiacioacuten electromagneacutetica difieren notablemente

de las propiedades de la sustancia Por ejemplo la radiacioacuten no posee

masa en reposo (no es posible pesarla en una balanza aunque en deter-

minadas condiciones siacute resulta posible asociarle una cierta masa efecti-

va) No obstante en la medida que la longitud de onda disminuye y la

frecuencia aumenta la radiacioacuten comienza a manifestar propiedades

no del todo acordes con una onda A frecuencias suficientemente altas

la energiacutea que la radiacioacuten es capaz de entregar no se transfiere de for-

ma continua sino en cantidades especiacuteficas o cuantos de valor ε = h

como si en vez de una onda estuvieacuteramos en presencia de un lsquochorrorsquo o

flujo de partiacuteculas (figura 51) En la expresioacuten anterior h es una cons-

tante de valor conocido la constante de Planck

Figura 51 Efecto fotoeleacutectrico

104

Se acostumbra designar esta caracteriacutestica muy particular de la ra-

diacioacuten electromagneacutetica como dualidad partiacutecula-onda indicando asiacute

que la radiacioacuten tiene un comportamiento que mezcla particularidades

de una onda y de un flujo de partiacuteculas Esta dualidad es praacutecticamente

indetectable en las ondas de radio pero en la regioacuten del espectro visible

y por encima de este se manifiesta en toda su plenitud

Las partiacuteculas luminosas fueron nombradas fotones por Albert

Einstein quien logroacute dar explicacioacuten al hasta entonces inexplicable

efecto fotoeleacutectrico que consiste en la expulsioacuten de electrones de un

metal cuando sobre eacutel incide luz de determinada frecuencia Einstein

consideroacute que cuando un electroacuten interacciona con un fotoacuten absorbe

toda su energiacutea h Si esa energiacutea es suficiente para vencer las fuerzas

de atraccioacuten de los nuacutecleos atoacutemicos el electroacuten es expulsado del me-

tal

La dualidad de la luz se manifiesta incluso en la expresioacuten matemaacute-

tica de su energiacutea ε = h pues ε se refiere a una partiacutecula especiacutefica y

es la frecuencia que se obtiene suponiendo que la radiacioacuten es una

onda no una partiacutecula Sin embargo a pesar de esta contradiccioacuten on-

da-partiacutecula el concepto dual funciona perfectamente y permitioacute prede-

cir (incluso cuantitativamente) lo que sucederiacutea en diversas situaciones

desconocidas La teoriacutea de Einstein logroacute explicar muchas caracteriacutesti-

cas del efecto fotoeleacutectrico que no podiacutean explicarse considerando la

luz como una onda electromagneacutetica Por ejemplo la energiacutea maacutexima

de los electrones expulsados es independiente de la intensidad de la luz

efecto imposible de explicar a partir del modelo ondulatorio El caraacutecter

dual de la radiacioacuten se verificoacute completamente en otros experimentos

posteriores y es hoy aceptado universalmente

El teacutermino efecto fotoeleacutectrico tambieacuten puede referirse a otros tres

procesos la fotoionizacioacuten la fotoconduccioacuten y el efecto fotovoltaico

La fotoionizacioacuten es la ionizacioacuten de un gas por la luz u otra radiacioacuten

electromagneacutetica Si los fotones tienen suficiente energiacutea logran sepa-

rar uno o maacutes electrones externos de los aacutetomos de gas

En la fotoconduccioacuten los electrones de sustancias soacutelidas cristalinas

no conductoras absorben la energiacutea de los fotones y adquieren asiacute sufi-

ciente energiacutea para poder conducir la electricidad En el efecto fotovol-

taico de los semiconductores los fotones crean pares electroacuten-hueco

105

Un lsquohuecorsquo es la falta de un electroacuten en un enlace quiacutemico y se

comporta como una partiacutecula en determinadas condiciones Las celdas

solares o celdas fotoeleacutectricas hechas de silicio arseniuro de galio u

otro material similar convierten directamente la radiacioacuten en electrici-

dad mediante el efecto fotovoltaico

Radiacioacuten ionizante y no ionizante

Las radiaciones electromagneacuteticas se pueden clasificar en dos grandes

grupos en dependencia de si pueden arrancar electrones de la envoltura

atoacutemica o no radiaciones ionizantes y no ionizantes

Las ionizantes son aquellas que corresponden a frecuencias muy al-

tas (ultravioleta (UV) lejano rayos X y rayos ) donde la energiacutea es

suficiente para romper los enlaces quiacutemicos e ionizar los aacutetomos A las

frecuencias maacutes bajas (luz visible microondas y radio) la energiacutea del

fotoacuten no es suficiente para romper enlaces quiacutemicos la radiacioacuten es no

ionizante En la tabla 51 aparecen algunas caracteriacutesticas de la interac-

cioacuten de la radiacioacuten con la sustancia incluyendo las ondas de radio ya

analizadas en el capiacutetulo 4

TABLA 51

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia

Tipo

de radiacioacuten Caracteriacutesticas

Ionizante Ioniza o rompe las moleacuteculas (UV lejano

rayos X y )

No ionizante

(oacuteptica)

Excita los electrones e induce reacciones quiacute-

micas (UV cercano visible e IR)

No ionizante

(radio tipo A)

Induce corrientes e interacciona con los dipo-

los produciendo el calentamiento de los tejidos

(microondas y radio AF)

No ionizante

(radio tipo B)

Praacutecticamente no produce calentamiento

(campos de frecuencia industrial y radio por

debajo de 1 MHz)

106

Radiacioacuten y organismo vivo

Tanto la radiacioacuten ionizante como la no ionizante pueden causar efectos

notables en los tejidos Las radiaciones UV visible e IR dan lugar a la

excitacioacuten electroacutenica de las moleacuteculas aunque no a su ionizacioacuten Sin

embargo esa excitacioacuten puede favorecer alguacuten tipo de reaccioacuten foto-

quiacutemica Ejemplos tiacutepicos son la fotosiacutentesis en las plantas y la produc-

cioacuten de vitamina D en la piel bajo la accioacuten de la luz solar

Las emisiones de radio y microondas por encima de 1 MHz pueden

inducir calor directamente en los tejidos mediante diferentes efectos

Por debajo de 1 MHz la radiacioacuten es muy poco eficiente para producir

calor la correspondiente longitud de onda es mayor que la longitud

del cuerpo humano y la radiacioacuten lo atraviesa sin mayores efectos co-

nocidos En esta uacuteltima regioacuten se incluyen las ondas de radio de baja

frecuencia y las de frecuencia industrial asociadas a las liacuteneas de

transmisioacuten de la energiacutea eleacutectrica (50 o 60 Hz seguacuten el paiacutes conside-

rado)

La capacidad de penetracioacuten en los organismos vivos tampoco es la

misma para los diferentes tipos de radiacioacuten electromagneacutetica Las on-

das de radio y los rayos X son capaces de atravesar faacutecilmente las sus-

tancias bioloacutegicas mientras que la radiacioacuten visible y ultravioleta se

absorbe completamente en su superficie En las tablas 52 y 53 se re-

sume la clasificacioacuten de las radiaciones ionizantes y no ionizantes

atendiendo a su frecuencia asiacute como algunas de sus aplicaciones en las

regiones de radio y microondas

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Radiaciones infrarroja y visible

Cuando la longitud de onda de la radiacioacuten es del orden de varios cien-

tos de nanoacutemetros nos encontramos en la regioacuten del espectro corres-

pondiente al infrarrojo (IR) visible y ultravioleta (UV) La longitud de

onda de la radiacioacuten IR es menor que la de las ondas de radio y mayor

que la de la luz visible la longitud de onda variacutea entre 0001 y 1 mi-

liacutemetro aproximadamente Su efecto principal al incidir sobre cualquier

objeto es generar calor y elevar la temperatura de su superficie La ra-

diacioacuten infrarroja es la principal responsable de la sensacioacuten de calor

que se siente al acercar la mano a un objeto caliente aunque este no se

encuentre en estado incandescente ni emita luz

Todos los cuerpos incluyendo el cuerpo humano emiten radiacioacuten

infrarroja en mayor o menor grado razoacuten por la cual esa radiacioacuten se

puede utilizar para obtener imaacutegenes de objetos lejanos ocultos por la

bruma atmosfeacuterica que dispersa la luz visible pero no la radiacioacuten

infrarroja

La fotografiacutea infrarroja desarrollada hacia 1880 se ha convertido en

la actualidad en una importante herramienta de diagnoacutestico en la agri-

cultura la industria y la medicina En este uacuteltimo caso el empleo de

teacutecnicas infrarrojas permite observar situaciones patoloacutegicas que no

pueden verse a simple vista o en una radiografiacutea

En medicina se llama termografiacutea a la medida del calor corporal

emitido por la piel Mediante placas fotograacuteficas o receptores de ima-

gen sensibles a los rayos infrarrojos se pueden obtener termogramas de

la totalidad o parte del cuerpo Las variaciones de la temperatura en la

epidermis dependen entre otros factores del nuacutemero de vasos sanguiacute-

neos y de su cercaniacutea a la superficie corporal Imaacutegenes anormales

permiten diagnosticar una enfermedad Por ejemplo un punto caliente

en un lugar no acostumbrado puede indicar el desarrollo de un caacutencer

mientras que un punto friacuteo puede indicar un bloqueo del torrente san-

guiacuteneo como el producido por una trombosis

Dispositivos infrarrojos como los empleados en los conflictos beacuteli-

cos permiten ver objetos en la oscuridad e incluso a traveacutes de otros

objetos La teledeteccioacuten mediante fotografiacutea infrarroja aeacuterea y orbital

se ha empleado para observar las condiciones de las cosechas y el dantildeo

producido por insectos y enfermedades en grandes zonas agriacutecolas asiacute 110

como para localizar depoacutesitos minerales En los uacuteltimos antildeos la detec-

cioacuten IR se ha aplicado intensamente en la astronomiacutea

La naturaleza nos ha dotado de un instrumento que permite detectar

la radiacioacuten electromagneacutetica en el intervalo aproximado de 380 a 760

nanoacutemetros ese instrumento es el ojo El ojo humano es un oacutergano

complejo que posee un lente capaz de adaptarse a la distancia del objeto

que se enfoca para obtener una imagen niacutetida (el cristalino) Los conos

y los bastoncillos ceacutelulas especializadas en el fondo del ojo son capa-

ces de separar diferentes longitudes de onda proporcionaacutendonos dife-

rentes sensaciones de color Asiacute la radiacioacuten de longitud de onda cer-

cana a los 380 nm produce la sensacioacuten de violeta mientras que la de

760 nm produce la sensacioacuten de rojo Las longitudes de onda interme-

dias proporcionan todos los restantes colores de forma continua pasan-

do del rojo a los tonos naranjas amarillos verdes azules y violetas a

medida que la longitud de onda disminuye (figura 52)

Figura 52 Espectro visible

Estiacutemulos fiacutesicos diferentes pueden producir una misma sensacioacuten

de color en el ojo Asiacute una mezcla de luces roja y verde de intensidades

apropiadas parece exactamente igual a una luz amarilla espectral aun-

que la mezcla no contiene radiacioacuten de longitud de onda correspondien-

te al amarillo Se puede lograr cualquier sensacioacuten de color mezclando

diversas intensidades de luz roja azul y verde Por eso estos colores se

denominan ldquoaditivos primariosrdquo Si se mezclan los colores primarios

con intensidades aproximadamente iguales se produce la sensacioacuten de

luz blanca

Ademaacutes existen parejas de colores espectrales puros que al mezclar-

los en la proporcioacuten adecuada tambieacuten producen luz blanca se deno-

minan ldquocolores complementariosrdquo Entre esos pares figuran determina-

dos amarillos y azules o rojos y verdes azulados Esta propiedad se usa

para obtener los colores adecuados en las pantallas luminosas de televi-

sores y monitores de computadoras

Muchas fuentes de luz artificiales o naturales como el Sol emiten

luz blanca que es en realidad una mezcla de muchas longitudes de onda

Cuando esta luz pasa por un prisma se separa en sus componentes es-

pectrales (cada longitud de onda se desviacutea o refracta un aacutengulo dife-

rente) y se obtiene un haz coloreado La luz roja es la que menos se

refracta y la violeta la maacutes refractada El fenoacutemeno es faacutecilmente de-

tectable en los bordes biselados de un espejo o de cualquier otro objeto

transparente La dispersioacuten de la luz tambieacuten tiene lugar en la atmoacutesfera

tras la lluvia cuando quedan pequentildeas gotas de agua pulverizada como

remanentes Esas pequentildeas gotas actuacutean como prismas dando lugar al

arco iris

No es posible en tan breve espacio hacer una descripcioacuten detallada

de todos los posibles fenoacutemenos y aplicaciones en los que interviene la

luz visible ni siquiera mencionar los maacutes importantes Cualquier carre-

ra de ciencias e ingenieriacutea usualmente dedica todo un semestre o buena

parte de eacutel al estudio de la oacuteptica y las propiedades y aplicaciones de la

luz visible (refraccioacuten interferencia difraccioacuten absorcioacuten cuantifica-

cioacuten presioacuten de la luzhellip) Es por eso que solo hemos seleccionado dos

ejemplos que ilustran la gran importancia de la radiacioacuten visible en el

mundo que nos rodea

Fotosiacutentesis

Como primer ejemplo consideremos la fotosiacutentesis Este es el proceso

mediante el cual los organismos con clorofila como las plantas verdes

las algas y algunas bacterias reciben energiacutea de la luz y la utilizan para

elaborar diferentes productos quiacutemicos Conjuntamente se consume

CO2 y se produce oxiacutegeno

Con la excepcioacuten de la pequentildea contribucioacuten de las fuentes eoacutelicas

geoteacutermicas hidroeleacutectricas fotovoltaicas y las plantas de energiacutea nu-

clear praacutecticamente toda la energiacutea restante que consume la biosfera

terrestre procede de la fotosiacutentesis Las plantas absorben la energiacutea

solar directamente en forma de radiacioacuten para desarrollarse los herbiacute-

voros absorben esa energiacutea indirectamente al nutrirse de las plantas y

los carniacutevoros tambieacuten la recolectan cuando se alimentan de los herbiacute-

voros Ademaacutes los combustibles foacutesiles como el petroacuteleo y la hulla

almacenan la energiacutea solar capturada hace millones de antildeos mediante la

fotosiacutentesis

Una ecuacioacuten generalizada y no ajustada de la fotosiacutentesis en pre-

sencia de luz seriacutea

CO2 + 2H2A + luz + clorofila = (CH2) + H20 + H2A

donde el teacutermino H2A de la foacutermula representa un compuesto oxida-

ble del cual se pueden extraer electrones CO2 es el dioacutexido de carbono

y CH2 una generalizacioacuten de los hidratos de carbono que incorpora el

organismo vivo La clorofila actuacutea como catalizador y no se transfor-

ma En la gran mayoriacutea de las algas y las plantas verdes H2A es agua

(H2O) pero en algunas bacterias fotosinteacuteticas H2A es anhiacutedrido sulfuacute-

rico (H2S)

La fotosiacutentesis con agua es la maacutes importante y conocida tiene lugar

en dos etapas la primera consiste en una serie de reacciones que de-

penden de la luz y son independientes de la temperatura la segunda

etapa consiste en otra serie de reacciones que dependen de la tempera-

tura y son independientes de la luz La ecuacioacuten completa y ajustada de

la fotosiacutentesis para la glucosa en la que el agua actuacutea como donante de

electrones y en presencia de luz es

6CO2 + 12H20 = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Laacuteser El laacuteser es un ejemplo de instrumento oacuteptico que ha tenido un sinfiacuten de

aplicaciones en ramas muy diversas de la ciencia y la tecnologiacutea mo-

derna Del ingleacutes Light Amplification by Stimulated Emission of Radia-

tion fue inventado alrededor de 1960 pero no estaacute del todo clara su

paternidad

Una fuente de luz ordinaria se caracteriza porque la radiacioacuten emiti-

da desde cada punto de la fuente oscila en forma independiente de la

emitida por los restantes puntos la radiacioacuten no es coherente Los laacutese-

res son laacutemparas que emiten luz en forma coherente logrando que las

radiaciones emitidas por todos los puntos de la fuente oscilen al uniacute-

sono en fase o de forma acompasada una representacioacuten de lo que esto

significa aparece en la figura 53 La coherencia hace que la luz laacuteser

pueda ser extremadamente intensa muy direccional y con una gran

pureza de color

Existen laacuteseres que trabajan en frecuencias que van desde el infra-

rrojo hasta los rayos X Seguacuten la sustancia que emplean para generar la

luz suelen denominarse de estado soacutelido de gas a semiconductores y

liacutequidos 113

En un laacuteser los aacutetomos de determinadas sustancias lsquoalmacenanrsquo la

luz durante fracciones de segundo y la emiten posteriormente en forma

coherente Primero los electrones de los aacutetomos en la sustancia activa

son llevados a un estado excitado por una fuente de radiacioacuten externa

despueacutes esos aacutetomos son estimulados para que emitan la energiacutea alma-

cenada en forma de fotones mediante un proceso conocido como emi-

sioacuten estimulada

Figura 53 Esquema de un laacuteser de rubiacute y formacioacuten del haz de luz coherente

Los fotones emitidos tienen una frecuencia que depende de los aacuteto-

mos de la sustancia en cuestioacuten y se desplazan en forma coherente con

los fotones de la radiacioacuten que los estimula estos fotones chocan a su

vez con otros aacutetomos excitados y liberan nuevos fotones De esta forma

la luz se va amplificando a medida que los fotones se desplazan en uno

u otro sentido entre dos espejos paralelos desencadenando nuevas emi-

siones estimuladas Al mismo tiempo parte de la luz se ldquofiltrardquo por uno

de los espejos que es solo parcialmente reflectante y puede entonces

ser utilizada con fines praacutecticos

La excitacioacuten se realiza mediante la luz de tubos de destello de xe-

noacuten laacutemparas de arco o laacutemparas de vapor metaacutelico Normalmente el

laacuteser funciona por pulsos generando destellos de luz intensa de muy

corta duracioacuten

La figura 53 muestra el esquema de uno de los primeros laacuteseres el

de rubiacute Aunque el rubiacute es una piedra preciosa de origen mineral es

posible obtener rubiacutees sinteacuteticos a partir de una mezcla de oacutexidos de

aluminio y cromo a altas temperaturas La siacutentesis permite optimizar la

forma y contenido de impurezas del producto final con vistas a su apli-

cacioacuten Los iones de Cr3+ son capaces de excitarse con una fuente de

xenoacuten y emitir luz roja de gran intensidad Los extremos de la varilla se 114

tallan de forma que las superficies de los extremos sean paralelas y

tengan una longitud adecuada y se recubren con una capa reflectante

no metaacutelica para formar los espejos

El principal peligro al trabajar con laacuteseres es el dantildeo ocular ya que

el ojo concentra la luz laacuteser igual que cualquier otro tipo de luz Por

eso el haz del laacuteser no debe nunca incidir sobre los ojos ni siquiera por

reflexioacuten

Los usos actuales del laacuteser son praacutecticamente ilimitados En la in-

dustria se emplean como fuente de calor muy localizada Es posible

enfocar sobre un punto pequentildeo un haz de laacuteser potente con lo que se

logra una enorme densidad de energiacutea capaz de calentar fundir o vapo-

rizar materiales de forma precisa Se usan para taladrar diamantes mo-

delar maacutequinas herramientas recortar componentes microelectroacutenicos

grabar datos en discos compactos CD y DVD cortar patrones de mo-

das y sintetizar nuevos materiales

El potente y breve pulso producido por un laacuteser tambieacuten hace posi-

bles fotografiacuteas de alta velocidad con un tiempo de exposicioacuten de algu-

nas billoneacutesimas de segundo Tambieacuten se utilizan laacuteseres para medir

distancias con gran precisioacuten y alinear las estructuras en la construccioacuten

de carreteras y edificios

En la investigacioacuten cientiacutefica se emplean para detectar los movi-

mientos de la corteza terrestre y para efectuar medidas geodeacutesicas son

los detectores maacutes eficaces de ciertos tipos de contaminacioacuten atmosfeacute-

rica y se han empleado igualmente para determinar la distancia varia-

ble entre la Tierra y la Luna

Como la luz del laacuteser es muy direccional y monocromaacutetica resulta

faacutecil detectar cantidades muy pequentildeas de luz dispersa o modificacio-

nes en su frecuencia al interaccionar con las sustancias midiendo estos

cambios los cientiacuteficos han conseguido estudiar las estructuras internas

de las moleacuteculas

Los laacuteseres han hecho que se pueda determinar la velocidad de la luz

con una precisioacuten sin precedentes tambieacuten permiten inducir reacciones

quiacutemicas de forma selectiva y detectar la existencia de trazas de impu-

rezas en una muestra La luz de un laacuteser puede viajar largas distancias

por el espacio exterior con una pequentildea reduccioacuten de la intensidad de la

sentildeal A causa de su alta frecuencia la luz laacuteser puede transportar por

ejemplo 1000 veces maacutes canales de televisioacuten de lo que transportan las

microondas por lo que el laacuteser resulta ideal para las comunicaciones

espaciales

Se han desarrollado fibras oacutepticas de baja peacuterdida que transmiten luz

laacuteser para la comunicacioacuten terrestre en sistemas telefoacutenicos y redes de

computadoras Se han empleado teacutecnicas laacuteser para registrar informa-

cioacuten con una densidad muy alta por ejemplo la luz laacuteser simplifica el

registro de un holograma sistema que permite grabar y reconstruir

imaacutegenes tridimensionales Los sistemas de guiado por laacuteser para misi-

les aviones y sateacutelites son muy comunes en la tecnologiacutea militar

Finalmente el laacuteser tambieacuten se usa intensamente en la medicina

Utilizando haces intensos y estrechos es posible cortar y cauterizar cier-

tos tejidos en una fraccioacuten de segundo sin dantildear al tejido sano circun-

dante Se ha empleado el laacuteser para ldquosoldarrdquo la retina perforar el craacute-

neo reparar lesiones y cauterizar vasos sanguiacuteneos

Radiacioacuten ultravioleta Es la radiacioacuten electromagneacutetica cuyas longitudes de onda se en-

cuentran entre el liacutemite de la luz violeta (380 nm) y el extremo de la

regioacuten de los rayos X (15 nm) La radiacioacuten UV se puede producir arti-

ficialmente mediante laacutemparas de arco la de origen natural proviene

principalmente del Sol Puede ser dantildeina para los seres vivos sobre

todo cuando su longitud de onda es pequentildea La de inferior a 300 nm

se emplea para esterilizar porque mata las bacterias y los virus Esa

misma radiacioacuten puede producir quemaduras en los seres humanos si

es intensa Una exposicioacuten prolongada durante antildeos a esta radiacioacuten

aunque sea de baja intensidad puede provocar fotodegradacioacuten (la piel

se reseca y arruga) o caacutencer en la piel

La atmoacutesfera terrestre protege a los organismos vivos de la radiacioacuten

UV del Sol Si toda la radiacioacuten UV proveniente del Sol llegara a la

superficie terrestre muy probablemente acabariacutea con la mayor parte de

la vida en el planeta Afortunadamente la capa de ozono que se en-

cuentra en una regioacuten de aproximadamente entre 20 y 30 km de altura a

una concentracioacuten de 2 a 8 partes por milloacuten absorbe casi toda la radia-

cioacuten UV de pequentildea y gran parte de la correspondiente a las longitu-

des de onda mayores

El ozono (O3) es un gas compuesto por tres aacutetomos de oxiacutegeno y se

forma por la accioacuten de la luz solar UV de alta energiacutea (200-240 nm)

sobre el oxiacutegeno molecular (O2) en un proceso que se puede represen-

tar como 3O2 + radiacioacuten solar = 2O3 Por otra parte la radiacioacuten UV

menos energeacutetica de mayor (hasta los 280 nm) es capaz de disgregar

las moleacuteculas de ozono convirtieacutendolo en el oxiacutegeno original Esta

radiacioacuten tambieacuten perjudicial a las personas es asimismo absorbida

durante este proceso Se crea asiacute un equilibrio beneficioso para las

personas donde se crea y destruye ozono continuamente a la vez que se

absorbe la radiacioacuten UV perjudicial antes que llegue a tierra La radia-

cioacuten UV no siempre tiene efectos dantildeinos tambieacuten puede ser beneacutefica

pues gran parte de la vitamina D que las personas y los animales necesi-

tan para mantenerse sanos se produce cuando la piel es irradiada por la

componente solar de esa radiacioacuten

No se debe extrapolar o confundir el efecto beneacutefico del ozono en la

estratosfera al efecto del ozono ambiental en las capas bajas de la at-

moacutesfera donde resulta ser un contaminante peligroso y muy activo Se

forma esencialmente por la accioacuten de la luz solar sobre el oxiacutegeno del

aire mezclado con hidrocarburos y oacutexidos de nitroacutegeno proveniente de

la quema de combustibles En cantidades muy pequentildeas puede irritar

las viacuteas respiratorias causando tos ardentiacutea resuello falta de aire y

agravar el asma y otras dolencias pulmonares La exposicioacuten a concen-

traciones tan pequentildeas como 100 ppb (partes por billoacuten) es capaz de

dantildear los tejidos del sistema respiratorio y tambieacuten los tejidos vegeta-

les

Rayos X Los rayos X son radiaciones electromagneacuteticas de frecuencia superior al

ultravioleta fueron descubiertos por Wilhelm Conrad Roentgen a fina-

les del siglo XIX

En noviembre de 1895 en su laboratorio de la universidad de Wuumlrz-

burg Alemania Roentgen estudiaba los efectos de pasar una corriente

eleacutectrica por un gas a baja presioacuten contenido en un bulbo de vidrio Le

llamoacute la atencioacuten que durante el experimento se volvieran luminosas

algunas sales fluorescentes que se hallaban cubiertas en su mesa de

trabajo Intrigado y despueacutes de realizar varios ensayos llegoacute a la con-

clusioacuten de que habiacutea encontrado un nuevo tipo de radiacioacuten invisible

capaz de atravesar los cuerpos La llamoacute rayos X pues es comuacuten usar la

X como incoacutegnita en las matemaacuteticas Al colocar la mano de su esposa

junto a una placa fotograacutefica y exponerla a la radiacioacuten desconocida

obtuvo la primera radiografiacutea de la historia

La longitud de onda de esta radiacioacuten comprende el intervalo de

10 nm hasta 0001 nm mientras menor es la longitud de onda mayor es

la frecuencia ν y mayores son su energiacutea y poder de penetracioacuten (recor-

dar v = y ε = h)

Los rayos de mayor cercanos al ultravioleta se conocen como rayos

X blandos Los de menor proacuteximos a la zona de rayos gamma o que

incluso se solapan con esta se denominan rayos X duros Los rayos X

formados por una mezcla de muchas diferentes se conocen como rayos X

blancos para diferenciarlos de los rayos X monocromaacuteticos que tienen

una sola (o un intervalo muy pequentildeo alrededor de ella) Muchos obje-

tos son maacutes o menos transparentes a los rayos X Su absorcioacuten por una

sustancia determinada depende de su densidad y de su masa atoacutemica que

es la masa de un aacutetomo de la sustancia en cuestioacuten Mientras menor sea la

masa atoacutemica de un determinado material maacutes transparente seraacute a los ra-

yos X

Los rayos X afectan a una emulsioacuten fotograacutefica del mismo modo

que lo hace la luz visible Cuando se irradia el cuerpo humano los hue-

sos compuestos de elementos con mayor masa atoacutemica que los tejidos

circundantes absorben los rayos X en mayor proporcioacuten que los teji-

dos por lo que producen sombras maacutes oscuras en una fotografiacutea La

placa usada en medicina es un negativo fotograacutefico por eso los huesos

se ven blancos y los tejidos oscuros

Los rayos X se emplean como rutina en la investigacioacuten cientiacutefica en

disciplinas como la fiacutesica quiacutemica mineralogiacutea metalurgia y biologiacutea En

1912 el alemaacuten Max von Laue encontroacute que al hacer incidir un haz de

radiacioacuten de rayos X no monocromaacutetico sobre un cristal de sal comuacuten

(NaCl) apareciacutea un patroacuten de difraccioacuten caracteriacutestico que podiacutea ser reco-

gido en una placa fotograacutefica (figura 54)

Figura 54 Difraccioacuten de los rayos X en un cristal de

NaCl y estructura cristalina microscoacutepica del NaCl

Este experimento permitioacute verificar dos cosas muy importantes desco-

nocidas hasta el momento

1 La naturaleza ondulatoria de los rayos X que habiacutean sido descubiertos por Roumlentgen en 1895 sin que se lograra de-terminar de queacute estaban compuestos

2 La estructura perioacutedica de los cristales lo que hoy diacutea se

conoce como estructura cristalina de las sustancias soacutelidas La teacutecnica maacutes comuacuten aunque no la uacutenica es utilizar el fenoacutemeno de

difraccioacuten para analizar la estructura interna de las sustancias A partir del

anaacutelisis del haz difractado se pueden determinar las posiciones de los aacuteto-

mos o las moleacuteculas en la red cristalina microscoacutepica de la sustancia en

cuestioacuten (determinacioacuten de estructuras) Los rayos X tambieacuten se emplean

intensivamente en la industria como herramienta de investigacioacuten y para

realizar numerosos procesos de prueba y ensayos no destructivos como es

el examinar las posibles imperfecciones mecaacutenicas de una pieza metaacutelica

sin dantildearla

Rayos X en la medicina El uso de esta radiacioacuten en la medicina contemporaacutenea es insustituible

Las radiografiacuteas o fotografiacuteas de rayos X y la fluoroscopiacutea se usan coti-

dianamente como herramientas de diagnoacutestico Una teacutecnica algo maacutes

reciente es la tomografiacutea axial computarizada (TAC) que proporciona

una visioacuten clara de cualquier parte de la anatomiacutea incluyendo los teji-

dos blandos A costa de una exposicioacuten mayor a la radiacioacuten la tomo-

grafiacutea permite ver una seccioacuten o corte completo del cuerpo del paciente

con una claridad aproximadamente 100 veces mayor que la de una pla-

ca tradicional

Un tomoacutegrafo es un instrumento mucho maacutes complejo y costoso que

un equipo convencional de rayos X Los primeros TAC comerciales

aparecieron alrededor de 1970 y solo serviacutean para estudiar el craacuteneo

hoy diacutea se usan para estudiar todo el cuerpo En lugar de obtener una

sola imagen el tomoacutegrafo registra un conjunto de ellas Para eso se

colocan la fuente de rayos X y el detector en un anillo y ambos rotan

alrededor del sujeto que descansa en una camilla en el centro del ani-

llo Deslizando la camilla a diferentes posiciones a traveacutes del anillo es

posible construir imaacutegenes digitales tridimensionales empleando un

software adecuado Los tomoacutegrafos de uacuteltima generacioacuten poseen entre

4 y 128 anillos y permiten obtener en una pantalla imaacutegenes tridimen-

sionales en tiempo real

Por otra parte la antigua teacutecnica fotograacutefica para obtener negativos

ha ido dando paso a teacutecnicas maacutes recientes basadas en la obtencioacuten de

imaacutegenes mediante circuitos microelectroacutenicos Ejemplos son la radio-

grafiacutea computarizada y la radiografiacutea digital

Radiografiacutea computarizada (RC)

Fue introducida comercialmente en 1980 Es muy similar a la radiogra-

fiacutea convencional pero en vez de placa fotograacutefica utiliza una placa

Soporte de Imagen reutilizable (placa SI) La placa reutilizable contiene

compuestos fosforados que se excitan al ser iluminados por los rayos X

formando una imagen latente que puede durar varias horas La imagen

se lsquorevelarsquo aplicando un escaacutener laacuteser a la placa entonces los aacutetomos

excitados regresan a su estado baacutesico y emiten luz que es detectada por

un sensor y se convierte finalmente en electricidad La sentildeal eleacutectrica se

digitaliza (se convierte en una sucesioacuten codificada de ceros y unos) y se

enviacutea a un procesador de sentildeales en una computadora donde se alma-

cena en un disco duro o se proyecta en una pantalla

Si se manipulan con cuidado las placas SI se pueden reutilizar miles

de veces (al menos en teoriacutea) En las condiciones reales es comuacuten que

se dantildeen tras ser usadas varios cientos de veces No obstante presentan

algunas ventajas sobre la radiografiacutea convencional se elimina el gasto

de peliacutecula fotograacutefica y de reactivos quiacutemicos se necesita menos ra-

diacioacuten para producir imaacutegenes de buen contraste y como no requieren

de productos quiacutemicos para el revelado son maacutes ecoloacutegicas La princi-

pal desventaja es su alto costo aunque el ahorro en reactivos quiacutemicos

placas fotograacuteficas y personal especializado puede a veces compensar-

lo Actualmente hay muchos tipos y modelos de equipos para diferentes

aplicaciones

Radiografiacutea digital (RD) Difiere de la computarizada RC en que proporciona imaacutegenes de forma

casi instantaacutenea sin necesidad del procesamiento adicional con el laacuteser

Ademaacutes permite obtener imaacutegenes en movimiento en tiempo real

(fluoroscopia) y la ldquoplacardquo no se deteriora con el uso Su espesor es

solo de unos pocos miliacutemetros

Existen dos tipos de detectores digitales directo e indirecto En el

indirecto los rayos X inciden sobre un material fluorescente que genera

luz visible al ser excitado La luz incide sobre un sensor similar al que

usan las caacutemaras fotograacuteficas digitales convirtieacutendose en impulsos

eleacutectricos que van al ordenador La calidad de la imagen es similar a las

anteriores pero en este tipo de deteccioacuten una parte de la energiacutea inci-

dente se dispersa durante el proceso interno de reconversioacuten oacuteptica lo

que tiende a degradar la nitidez de la imagen

En un detector digital directo de uacuteltima generacioacuten fotoconductores

de selenio amorfo liberan electrones de carga negativa y lsquohuecosrsquo posi-

tivos al ser impactados por los rayos X Se crean asiacute impulsos eleacutectricos

que excitan directamente un arreglo de capacitores de tecnologiacutea TFT

(Thin Film Transistor) lograacutendose imaacutegenes con mayor nitidez que en

el meacutetodo indirecto (Figs55 y 56)

Figura 55 Esquema del corte transversal de una ldquoplacardquo de

radiografiacutea digital moderna El espesor es de unos pocos

miliacutemetros Tomado de Orbe Antildeo X No 46 Abril 18

2009

Figura 56 Radiografiacutea digital A Imagen obtenida en la pan-

talla de un monitor B Placas digitales de rayos X para ra-

diografiacutea dental

121

Un artiacuteculo de 2007 del Departamento de Radiologiacutea Cliacutenica del

Hospital Universitario de Munich (Markus Koumlrner y otros MDRadio-

Graphics 27 2007 p675-686) concluye que el futuro de la radiologiacutea

seraacute sin dudas digital iquestLa causa Las imaacutegenes se pueden ampliar

almacenar en diferentes soportes digitales filtrar y mejorar su contraste

Ademaacutes se pueden distribuir en una red local de computadoras e inclu-

so integrarse a redes nacionales digitalizadas junto a la historia cliacutenica

del paciente lo que puede ser vital en casos de urgencia

Rayos gamma

La radiacioacuten gamma (rayos ) es radiacioacuten electromagneacutetica de similar

naturaleza que los rayos X pero con una energiacutea considerablemente

mayor Se origina en las desintegraciones radiactivas en las reacciones

nucleares y otros procesos subatoacutemicos junto con otros tipos de radia-

cioacuten no electromagneacutetica la alfa () formada por nuacutecleos de helio de

carga positiva y la beta () consistente en electrones de carga negati-

va La radiacioacuten al igual que los rayos X tiene la capacidad de ioni-

zar la sustancia formando iones al lsquoarrancarlersquo electrones a los aacutetomos

cuando hay interaccioacuten

Las radiaciones y se emiten a velocidades enormes Al atrave-

sar la sustancia las partiacuteculas son frenadas raacutepidamente poseen gran

poder de ionizacioacuten y usualmente una hoja de papel basta para detener

la mayor parte de la radiacioacuten Las partiacuteculas se emiten a velocidades

mucho mayores su poder de ionizacioacuten es algo menor por lo que pene-

tran maacutes en las sustancias La distancia recorrida por los rayos es auacuten

mayor que la recorrida por las partiacuteculas Esta radiacioacuten es capaz de

atravesar varios centiacutemetros de plomo

Cuando las partiacuteculas y atraviesan la sustancia crean numerosos

iones sin embargo como los rayos no tienen carga aunque tienen

mayor penetracioacuten no causan tanta ionizacioacuten Las partiacuteculas produ-

cen entre 1100 y 1200 de la ionizacioacuten generada por las partiacuteculas

en cada centiacutemetro de su trayectoria en aire Los rayos producen

aproximadamente 1100 de la ionizacioacuten de las partiacuteculas Cuando la

radiacioacuten nuclear es absorbida por el cuerpo humano en grandes canti-

dades como por ejemplo a consecuencia de un accidente nuclear pue-

de ocasionar graves dantildeos e incluso la muerte del sujeto

La radioterapia consiste en la exposicioacuten de una regioacuten localizada

del organismo a una fuente de radiacioacuten ionizante se suele utilizar para

el tratamiento del caacutencer Puede provenir de una fuente de radiacioacuten

tal como un isoacutetopo radiactivo o de una fuente de radiacioacuten electro-

magneacutetica como los rayos X Los rayos X se utilizan usualmente para

lesiones superficiales mientras que los rayos para lesiones maacutes pro-

fundas Otros tratamientos incluyen radiaciones con protones y electro-

nes El tratamiento de radioterapia incluye la localizacioacuten precisa del

tumor y el empleo de dosis perioacutedicas de radiacioacuten El objetivo es dantildear

el nuacutecleo de las ceacutelulas enfermas para asiacute evitar su posterior divisioacuten

En las ceacutelulas sanas las radiaciones ionizantes pueden producir

efectos agudos o croacutenicos sobre la salud en dependencia de la dosis

recibida Las dosis altas de radiacioacuten ionizante producen enfermedades

agudas por un lado y efectos retardados como el caacutencer por otro Los

trabajadores que por su ocupacioacuten se exponen a radiacioacuten de rayos X o

material radiactivo constituyen la poblacioacuten de riesgo La unidad de

dosis absorbida en el Sistema Internacional de Unidades es el gray (Gy)

y es igual a un joule por kilogramo (Jkg) un rad equivale a 001 Gy

La exposicioacuten de todo el cuerpo a dosis superiores a 1 Gy en un cor-

to periacuteodo (minutos u horas) ocasiona una reduccioacuten significativa del

nuacutemero de ceacutelulas sanguiacuteneas al afectar la meacutedula oacutesea lo que conduce

a un aumento de la susceptibilidad a las infecciones a la aparicioacuten de

hemorragias y a la anemia

El empleo y manipulacioacuten de materiales radiactivos estaacute sujeto a

controles rigurosos por lo que la exposicioacuten accidental de las personas

a radiaciones intensas estaacute muy restringida En todos los paiacuteses existen

legislaciones y normativas para la proteccioacuten de los trabajadores y el

puacuteblico que regulan la exposicioacuten a radiaciones de todo tipo

123

CAPIacuteTULO 6

OTRAS APLICACIONES DEL MAGNETISMO

Diagnoacutestico meacutedico Magnetoencefalograma En su estado normal el cuerpo humano genera pequentildeas corrientes

eleacutectricas que dan origen a campos magneacuteticos y eleacutectricos de pequentildeiacute-

simo valor El biomagnetismo se refiere al estudio de las componentes

magneacuteticas de esos biocampos que se alteran cuando aparecen anoma-

liacuteas en el organismo Se estudian con fines de diagnoacutestico exclusiva-

mente no con fines terapeacuteuticos

Se alerta al lector de que el teacutermino biocampo tambieacuten se suele em-

plear en medios no cientiacuteficos como sinoacutenimo de cierta lsquoaurarsquo invisible

de origen indefinido o esoteacuterico que supuestamente rodea a las perso-

nas y que algunos alegan ver o lsquosentirrsquo para asiacute diagnosticar enfermeda-

des Tambieacuten se usa para tratar de justificar tratamientos magneacuteticos

ilusorios con imanes o con radiaciones de baja frecuencia Esta es una

manera de actuar tiacutepica de la pseudociencia utilizar palabras cientiacuteficas

conocidas alterando su significado para lograr promover lo que en

realidad carece de fundamento cientiacutefico A causa de su caraacutecter con-

trovertido estos lsquotratamientos magneacuteticosrsquo se analizan separadamente

en el capiacutetulo siguiente

Cuando las corrientes son variables o pulsantes los biocampos ge-

nerados aparecen en forma de radiacioacuten electromagneacutetica que se propa-

ga en todas direcciones (capiacutetulo 4) Las funciones cerebrales y cardiacutea-

cas generan impulsos de suficiente intensidad como para ser detectados

la componente eleacutectrica se puede medir con electrodos colocados en la

piel y hoy diacutea es una teacutecnica muy popular se denomina electrocardio-

grama cuando se refiere al corazoacuten y electroencefalograma si se aplica 124

al cerebro La componente magneacutetica es menos intensa que la eleacutectrica

y mucho maacutes difiacutecil de detectar

Para medir esos deacutebiles campos magneacuteticos es necesario utilizar un

instrumento muy sofisticado el magnetoacutemetro SQUID siglas que en

idioma ingleacutes representan al Superconducting Quantum Interference

Device (Dispositivo Superconductor de Interferencia Cuaacutentica) El

SQUID es capaz de detectar y medir cuantitativamente las componentes

magneacuteticas de intensidad 100 millones de veces menor que el campo

magneacutetico terrestre pero soacutelo se puede encontrar en lugares muy espe-

ciacuteficos capaces de proveer la alta tecnologiacutea que se necesita para su

desempentildeo No es un equipo que se pueda llevar en un maletiacuten como el

electrocardioacutegrafo ya que el sensor superconductor requiere de muy

bajas temperaturas para poder trabajar del orden de la del helio liacutequido

a unos 4 oC por encima del cero absoluto (-269 oC) (figura 61)

En la tabla 61 se muestran algunos valores de la intensidad del campo

magneacutetico de acuerdo con el lugar en que se originan

Figura 61 Biomagnetismo meacutedico Medicioacuten de la componente

magneacutetica de las ondas electromagneacuteticas generadas por el cerebro

En la tabla 61 se muestran algunos valores de la intensidad del

campo magneacutetico de acuerdo con el lugar en que se originan

En la actualidad el SQUID se utiliza principalmente para diagnosti-

car y tipificar la epilepsia pues permite registrar cualquier actividad

irregular en el cerebro cuando el electroencefalograma no detecta ano-

maliacuteas apreciables la teacutecnica se denomina magnetoencefalografiacutea

(MEG) Posee la ventaja de que no es necesario colocar electrodos en la

piel del paciente basta con ubicar los sensores a corta distancia en una

posicioacuten fija Su principal desventaja ademaacutes de la necesidad de traba-

jar a muy bajas temperaturas es que la sentildeal que se va a medir es varios

oacuterdenes menor que los lsquoruidos magneacuteticosrsquo ambientales Esos ruidos

son generados por las laacutemparas de luz friacutea los equipos electroacutenicos y

las liacuteneas de transmisioacuten por lo que resulta obligatorio aplicar la teacutecni-

ca en un recinto magneacuteticamente aislado

TABLA 61

Valores de la induccioacuten magneacutetica asociada a diversos fenoacutemenos

B (Tesla) Origen del campo Frecuencia (Hz) 7 x 10-5 Campo magneacutetico de la tierra 0 10-7 Fluctuaciones del campo magneacutetico de

la tierra y ruido magneacutetico urbano todo el intervalo de frecuencias

10-9 Partiacuteculas pulmonares 01 - 10 7 x 10-11 Magnetocardiograma 01 - 100 10-12

Magnetocardiograma fetal 01 - 100 10-12

Magnetoencefalograma (ondas ) 8-12 10-13 Magnetoretinograma 01 -800 10-15 Liacutemite de sensibilidad del SQUID Todo el intervalo

Como las radiaciones electromagneacuteticas atraviesan faacutecilmente la

mayoriacutea de las sustancias aislar al sujeto tambieacuten resulta un asunto

complicado En los primeros modelos era necesario introducir al pa-

ciente en una caacutemara totalmente cerrada construida con aceros especia-

les capaces de desviar y reflejar las ondas electromagneacuteticas Modelos

maacutes recientes como el de la figura 62 desarrollado en el Laboratorio

Nacional de Los Aacutelamos en Nuevo Meacutexico emplean un casco detector

126

que se asemeja a los secadores de pelo de los salones de belleza con

maacutes de 150 sensores superconductores El equipo es capaz de levantar

un mapa completo del cerebro de una sola vez procesando los datos

mediante una computadora

Los sistemas maacutes recientes alcanzan una resolucioacuten de frac14 de miliacuteme-

tro y un tiempo de respuesta de 1 milisegundo El casco se aiacutesla de las

interferencias externas mediante una cubierta semiesfeacuterica de plomo

pues a la temperatura del helio liacutequido el plomo tambieacuten se vuelve su-

perconductor y refleja como un espejo cualquier campo magneacutetico que

provenga del exterior

Figura 62 Mediante teacutecnicas de computacioacuten se puede mapear la acti-

vidad eleacutectrica del cerebro en funcioacuten del tiempo Los mapas se utilizan

para diagnosticar epilepsia apoplejiacutea desoacuterdenes mentales o para estu-

diar las funciones cerebrales

Otras aplicaciones del SQUID han sido la de buscar micropartiacuteculas

magneacuteticas contaminantes en los pulmones de mineros y soldadores

medir la cantidad de sangre que fluye por el corazoacuten y determinar el

contenido de hierro en el hiacutegado en pacientes afectados de anemia ya

que los gloacutebulos rojos o hematiacutees contienen hierro en forma de hemo-

globina que el SQUID puede detectar y cuantificar

Una variante reciente de esta teacutecnica se ha utilizado para analizar

arritmias cardiacuteacas en el feto (magnetocardiografiacutea fetal) imposibles de

detectar con un estetoscopio u otras teacutecnicas como la electrocardiogra-

fiacutea y el ultrasonido Actualmente en Los Aacutelamos se realizan investiga-

ciones para perfeccionar la tecnologiacutea con la colaboracioacuten de las uni-

versidades de Nuevo Meacutexico Nebraska Oregoacuten y San Francisco

Imaacutegenes por resonancia magneacutetica Las imaacutegenes por resonancia magneacutetica (IRM) constituyen una es una

teacutecnica de diagnoacutestico descrita a principios de 1980 basada en la reso-

nancia magneacutetica nuclear descrita en el capiacutetulo 4 Como los tejidos

tienen diferente grosor y contenido de agua con protones capaces de

resonar con las radiofrecuencias adecuadas al realizar un barrido con

los instrumentos apropiados se puede obtener una imagen del interior

del cuerpo

Los equipos de IRM son mucho maacutes complejos que el esquema de

la RMN mostrado en el capiacutetulo 4 Poseen un imaacuten de grandes dimen-

siones que genera campos magneacuteticos muy intensos miles de veces

superiores a los de un imaacuten permanente convencional (figura 63)

Figura 63 Equipo comercial de formacioacuten de imaacutege-

nes por resonancia magneacutetica La persona se coloca

en el centro de un campo magneacutetico de gran valor al

fondo de la foto generado por corrientes muy intensas

que circulan por superconductores

La parte del cuerpo que se va a analizar (a veces todo el cuerpo) se

introduce en el campo magneacutetico y un sistema de emisioacuten y deteccioacuten

de radiofrecuencias registra la absorcioacuten de la radiacioacuten de microondas

en diferentes puntos Los datos se pasan a una computadora que es

capaz de dar una imagen de la regioacuten analizada en la pantalla de un

monitor

La resonancia magneacutetica es considerada por muchos como la moda-

lidad de diagnoacutestico por imaacutegenes maacutes versaacutetil sensible y eficaz de que

se dispone en la actualidad Su importancia meacutedica se puede resumir

brevemente sentildealando su capacidad de analizar finas secciones de mo-

do no invasivo y proporcionar imaacutegenes funcionales de cualquier parte

del organismo en un tiempo relativamente corto y desde cualquier aacuten-

gulo y direccioacuten Las teacutecnicas maacutes recientes permiten componer imaacutege-

nes tridimensionales en tiempo real

Las imaacutegenes de resonancia magneacutetica dan la posibilidad de detectar

y rastrear componentes bioquiacutemicos en cualquier corte anatoacutemico del

cuerpo humano lo que produce una informacioacuten biomeacutedica y anatoacutemi-

ca de gran potencial para el conocimiento fundamental y el diagnoacutestico

precoz de muacuteltiples enfermedades

La principal desventaja que presenta la IRM al compararla con la

Tomografiacutea Axial Computarizada (TAC) que tambieacuten es capaz de ob-

tener imaacutegenes de cualquier parte del organismo es que resulta mucho

maacutes cara Para generar los intensos campos magneacuteticos que se necesi-

tan es necesario utilizar grandes imanes superconductores Estos ima-

nes deben ser enfriados a muy bajas temperaturas con teacutecnicas comple-

jas lo que encarece mucho el proceso de obtencioacuten de imaacutegenes Sin

embargo la IRM tiene una ventaja que la TAC no posee no es agresi-

va para el paciente Puede ser empleada durante el tiempo o las veces

que se requiera sin dificultades mientras que al utilizar la TAC se so-

mete al paciente a niveles de radiacioacuten importantes en cada tomografiacutea

Levitacioacuten magneacutetica La necesidad de transportar maacutes raacutepida y eficientemente tanto a las

personas como a cualquier tipo de carga crece continuamente Desde

hace algunos antildeos en diversos paiacuteses existen los prototipos de un nuevo

meacutetodo de transportacioacuten que utiliza trenes con rieles o viacuteas electro-

magneacuteticas (figura 64) El meacutetodo se denomina de levitacioacuten magneacuteti-

ca o maglev (del ingleacutes magnetic levitation)

El teacutermino maglev se utiliza hoy diacutea como un teacutermino geneacuterico para

indicar cualquier tipo de transporte que base su movimiento en el uso

del electromagnetismo para lsquoflotarrsquo o levitar sobre un carril guiacutea o mo-

norraiacutel e impulsar el vehiacuteculo El funcionamiento del maglev estaacute fun-

damentado en la generacioacuten de campos magneacuteticos alternos que a la

vez que sostienen el tren lo impulsan hacia adelante Se emplean elec-

troimanes de bobinas superconductoras que praacutecticamente no consu-

men energiacutea Un Maglev tiacutepico cuenta con 16 imanes superconductores

de alta energiacutea magneacutetica que operan de forma independiente Asiacute se

garantiza un desempentildeo seguro aun cuando ocurran fallas simultaacuteneas

en varios de ellos

129

Figura 64 Tren de levitacioacuten magneacutetica en Shangai

Existen dos tipos baacutesicos de maglev el de suspensioacuten electromagneacute-

tica (SEM) y el de suspensioacuten electrodinaacutemica (SED) El sistema SEM

ha resultado ser bastante inestable la distancia entre los electroimanes

y los raiacuteles de unos 10 mm debe ser controlada y ajustada continua-

mente por computadora para evitar que el tren golpee el monorraiacutel

El maglev de suspensioacuten electrodinaacutemica SED utiliza la ley de Fa-

raday-Lenz para ubicar el tren en el centro del monorraiacutel y evitar los

choques Las bobinas de levitacioacuten de alta potencia estaacuten instaladas

fuera del tren en las prolongaciones que interaccionan con las bobinas

del monorraiacutel (figura 65) Cuando los electroimanes del tren pasan a

gran velocidad a varios centiacutemetros de las bobinas del monorraiacutel se

induce una corriente eleacutectrica que las convierte instantaacuteneamente en

imanes Aparecen fuerzas que tiran del vehiacuteculo hacia arriba causando

la levitacioacuten

Si el vehiacuteculo se desplaza lateralmente y trata de chocar contra el

raiacutel se inducen corrientes adicionales que originan fuerzas de repulsioacuten

sobre el lado maacutes cercano del tren y fuerzas de atraccioacuten sobre el maacutes

alejado De esa forma el tren siempre estaacute ubicado en el centro del raiacutel

sin posibilidad de choque

Las bobinas de levitacioacuten no son independientes estaacuten interconecta-

das a todo lo largo de la viacutea El empuje hacia delante se logra mediante

su energizacioacuten adicional por corrientes alternas generadas en subesta-

ciones distribuidas en todo el trayecto Las corrientes crean un campo

magneacutetico variable de tal forma que los electroimanes del vehiacuteculo son

atraiacutedos y repelidos alternadamente cuando se encuentran en la posicioacuten

adecuada para el avance Asiacute el vehiacuteculo se mueve siempre en el mis-

mo sentido de forma similar a como un ventilador alimentado por co-

rriente alterna gira siempre hacia un solo lado

Figura 65 Sistema magneacutetico de suspensioacuten (monorraiacutel) Los electro-

imanes de la viacutea actuacutean como suspensioacuten y como propulsioacuten a la vez

En todos los sistemas mecaacutenicos de transportacioacuten la friccioacuten cau-

sada por el roce de una superficie contra otra siempre estaacute presente El

rozamiento causa peacuterdidas de energiacutea genera calor y ocasiona el des-

gaste mecaacutenico de las diferentes partes del sistema Mientras menor sea

la friccioacuten entre las superficies menos fuerza se requiere para mover el

vehiacuteculo y maacutes eficiente seraacute el sistema de transportacioacuten utilizado

La reduccioacuten del rozamiento en el maglev permite eliminar el ruido

establecer una marcha maacutes estable reducir los costos de mantenimiento

y sobre todo alcanzar velocidades del orden de los 350 kmh El hecho

de que los trenes maglev no toquen los carriles tiene ademaacutes otras ven-

tajas aceleracioacuten y frenado maacutes raacutepidos mayor capacidad de subida en

cuestas y mejor funcionamiento en situaciones de lluvia intensa nieve y

hielo La eficiencia de estos vehiacuteculos es tal que en proporcioacuten solo

emplean de la mitad a la cuarta parte del combustible que gasta un

avioacuten o un automoacutevil en recorrer el mismo tramo

En principio el maglev parece ser maacutes seguro que los trenes con-

vencionales A causa del disentildeo de las viacuteas no puede haber descarrila-

mientos ni choques frontales No necesita cargar combustible a bordo

y al funcionar levitando sobre la viacutea disminuye la posibilidad de acci-

dentes por desgastes Sin embargo es necesario proteger a los viajeros

de los intensos campos electromagneacuteticos que se producen en el exte-

rior mediante un blindaje magneacutetico El blindaje se logra utilizando en

las paredes suelo y techo del tren alguacuten material ferromagneacutetico que

concentre en su interior y desviacutee las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

Una nota periodiacutestica de 2008 (BBC News) aseguraba que la ciudad

de Shangai era en ese momento la uacutenica con un servicio comercial ma-

glev en el mundo Desde el primero de enero de 2004 el tren transporta

viajeros entre el aeropuerto y el distrito financiero a 30 km de distancia

alcanzando velocidades de 350 kmh Con anterioridad desde 1984

hasta 1995 un maglev se utilizoacute en el aeropuerto internacional de Bir-

mingham Reino Unido para trasladar pasajeros hasta la estacioacuten de

trenes distante unos 600 m Fue finalmente sustituido por un sistema

convencional a causa de su baja confiabilidad

El tratamiento magneacutetico del agua

Se sabe desde hace muchos antildeos que al tratar el agua mediante cam-

pos magneacuteticos se afecta el comportamiento fiacutesico de las incrustaciones

en las calderas y tuberiacuteas Sin embargo a veces el procedimiento se

critica como pseudociencia quizaacutes porque junto a los reportes sobre

efectos reales demostrados en experimentos rigurosos tambieacuten suelen

aparecer falsos reportes sobre supuestos efectos no demostrados y se

echa en el mismo saco lo real y lo ficticio

Algunos de estos supuestos efectos no demostrados son el reforza-

miento de la resistencia del hormigoacuten hasta en 50 el incremento de

la eficiencia de separacioacuten por flotacioacuten de minerales en procesos in-

dustriales una mejor eficiencia de los detergentes en el lavado de la

ropa y gran cantidad de diversas aplicaciones meacutedicas Tambieacuten apare-

cen esporaacutedicamente artiacuteculos cientiacuteficos promisorios sobre una u otra

aplicacioacuten que nunca llegan a concretarse Por ejemplo en 2007 se

publicoacute un artiacuteculo (Environmental and Experimental Botany Vol 59

Issue 1 p 68-75) reportando el efecto de los campos magneacuteticos en la

germinacioacuten y desarrollo de las etapas tempranas del maiacutez donde se

obtuvieron efectos detectables en la germinacioacuten

132

Los autores encontraron que un porcentaje estadiacutesticamente signifi-

cativo de las semillas tratadas germinoacute antes que las de los grupos de

control y las plantas alcanzaron un mayor desarrollo en las primeras

etapas de crecimiento A los 10 diacuteas de la germinacioacuten se obtuvo un

mayor incremento de tamantildeo y peso resultados que coinciden con los

de otros investigadores (se citan 10 referencias)

Sin embargo esos resultados no garantizan de manera alguna un

posterior incremento de las cosechas El crecimiento acelerado incluso

pudiera ser dantildeino en vez de beneacutefico ocasionando lo que se suele

llamar lsquocrecer de viciorsquo y aportando a la larga menos frutos El artiacutecu-

lo tampoco propone un mecanismo que explique los efectos observa-

dos

Los anuncios comerciales poco escrupulosos contribuyen en gran

medida a divulgar fantasiacuteas de todo tipo Para ilustrar un magnetizador

comercial se muestra un esquema donde partiacuteculas negativas (cuales-

quiera que estas sean) se vuelven positivas tras el tratamiento magneacuteti-

co Ademaacutes las moleacuteculas de agua se ordenan como si fueran los mo-

mentos magneacuteticos de un soacutelido ferromagneacutetico saturado lo que resulta

en un absurdo por partida doble (httpwwwmagnetizernet

spaspahtm visto en agosto 7 2008) Recordar que el agua es diamag-

neacutetica y por tanto es repelida deacutebilmente por el campo magneacutetico No

es posible magnetizarla como si fuera un pedazo de hierro

En el mencionado sitio web se afirma que el tratamiento proporcio-

na los siguientes beneficios (ninguno de ellos demostrado) reduccioacuten

de la irritacioacuten de los ojos y la piel en piscinas accioacuten desodorizante

reduccioacuten de los costos de los tratamientos con cloro u otros agentes

quiacutemicos reduccioacuten de la tensioacuten superficial estabilizacioacuten del pH

eliminacioacuten maacutes efectiva de las lociones y aceites untados en la piel y

una sensacioacuten maacutes ldquosedosardquo del agua Se cita como uacuteltimo punto el

uacutenico realmente comprobado la reduccioacuten de las costras e incrustacio-

nes

Otros alegan que el tratamiento magneacutetico proporciona al agua pro-

piedades curativas o antiseacutepticas lo que tambieacuten carece de fundamento

La supuesta mejora en la eficiencia de los combustibles sometidos a

tratamiento magneacutetico merece un comentario aparte pues este argu-

mento resurge reiteradamente cada cierto tiempo y aunque existen

muchas patentes sobre el tema la demostracioacuten de la efectividad del

procedimiento nunca aparece Una buacutesqueda efectuada en agosto de

2008 en el sitio web especializado wwwsciencedirectcom dio por

resultado 40 artiacuteculos publicados de 1974 a la fecha que se relacionan

de alguna manera con el tratamiento magneacutetico del agua No surgioacute

ninguno respecto al tratamiento magneacutetico de combustibles En el sitio

httpwwwcsicoporgsi9801powellhtml se reporta una buacutesqueda

anterior con similares resultados

En todo caso soacutelo aparecen resultados anecdoacuteticos En un artiacuteculo

publicado en 2008 en la revista Applied Thermal Engineering por VA

Prisyazhniuk (Vol 28 Issue 13 Pages 1694-1697) se lee que durante la

Segunda Guerra Mundial la fuerza aeacuterea de Estados Unidos ensayoacute la

colocacioacuten de imanes junto a los conductos de combustible en los mo-

tores de los cazas P51 Mustang para mejorar su desempentildeo Sin embar-

go al buscar la fuente original citada por el autor lo que aparece es la

paacutegina WEB particular de la familia Shelley donde se pueden encon-

trar opiniones y reportes sin referencias sobre casi cualquier cosa

(httpwwwshelleysdemoncoukmagnetshtm) Tras una buacutesqueda

bastante exhaustiva el autor no pudo encontrar el reporte de un solo

experimento en banco de pruebas meacutetodo convencional para estudiar la

eficiencia de un motor de combustioacuten interna En estos bancos muy

familiares a los ingenieros se controlan los diversos reglajes del motor

su reacutegimen de trabajo a distintas potencias y otras variables de intereacutes

ameacuten del consumo de combustible Los entusiastas de aplicar el trata-

miento magneacutetico a combustibles nunca reportan esos estudios propo-

niendo en su lugar resultados donde intervienen de manera esencial

factores totalmente subjetivos como la pericia (y la honradez) de un

operador o chofer especiacutefico

Dispositivos para el tratamiento magneacutetico

La primera patente reivindicando el efecto del tratamiento magneacuteti-

co del agua sobre las costras data de 1946 Despueacutes aparecieron muchas

otras asiacute como una gran cantidad de reportes de todo tipo junto a ar-

tiacuteculos en revistas y dispositivos comerciales El esquema de un monta-

je convencional de laboratorio para aplicar tratamientos magneacuteticos y

su posterior estudio aparece en la figura 66

Se hace pasar el agua por una tuberiacutea a determinada velocidad a la

vez que se aplica un cam po magneacutetico externo Usualmente se estudia

la dependencia del efecto en funcioacuten de la velocidad del liacutequido y la 134

intensidad del campo aplicado ademaacutes de la influencia de otros posi-

bles paraacutemetros como la temperatura Se ha observado una mejoriacutea de

la eficiencia del dispositivo al incrementar la longitud de la seccioacuten de

tuberiacutea sometida al campo magneacutetico La mejoriacutea es maacutes marcada

cuando se colocan varios imanes consecutivos con la polaridad alterna-

da

Figura 66 Esquema de un dispositivo de laboratorio

para el tratamiento magneacutetico del agua

Un artiacuteculo resumen de 1996 lista maacutes de 80 referencias que repor-

tan la reduccioacuten en la formacioacuten de costras la aparicioacuten de costras me-

nos tenaces la remocioacuten de las ya existentes y la preservacioacuten de las

propiedades hasta 130 horas tras aplicar el tratamiento Se citan investi-

gaciones que tanto confirman como rechazan algunas conclusiones

parciales sin llegar a un resultado concreto Los mecanismos propues-

tos para explicar estos efectos comprenden interacciones intraioacutenicas o

intramoleculares efectos causados por la fuerza de Lorentz disolucioacuten

de contaminantes efectos de interfase soacutelido-liacutequido y cambios en la

morfologiacutea de los cristales minerales que se depositan Se ha considera-

do incluso la posibilidad de un efecto puramente mecaacutenico a causa de

la influencia del campo magneacutetico al crear posibles turbulencias en el

flujo liacutequido

Una gran parte de las dudas que existiacutean sobre el tratamiento se di-

siparon cuando Coey y Cass tras examinar maacutes de 100 muestras repor-

taron en una revista especializada en magnetismo que los sedimentos de

calcita obtenidos usualmente al evaporar el agua conteniendo iones 135

Ca2+ se convertiacutean en aragonita al aplicar el tratamiento Calcita y ara-

gonita son diferentes fases cristalinas del carbonato de calcio CaCO3

Tras el tratamiento magneacutetico Coey y Cass almacenaban el agua

durante un intervalo de tiempo to previo a su calentamiento en un bea-

ker a 80o C para formar los sedimentos Las fases soacutelidas se recolecta-

ban posteriormente del fondo del beaker y se analizaban mediante di-

fraccioacuten de rayos X y microscopia electroacutenica Encontraron un incre-

mento notable del cociente aragonitacalcita con el tratamiento magneacute-

tico alcanzando un maacuteximo para to ~ 40 horas

Tambieacuten se ha medido la concentracioacuten de iones Ca2+ a la salida de

un dispositivo magnetizador por meacutetodos electroquiacutemicos encontraacuten-

dose una reduccioacuten apreciable de la concentracioacuten de iones de calcio

Este resultado indica que el tratamiento magneacutetico activa de alguna

manera la precipitacioacuten del carbonato que queda en suspensioacuten en el

liacutequido y no puede contribuir a la conductividad eleacutectrica ni cristalizar

posteriormente en las paredes de la tuberiacutea

La eficacia del tratamiento se observa no solo en las nuevas deposi-

ciones de carbonato sino tambieacuten en las costras formadas con anterio-

ridad Existen reportes de que cuando se aplica el tratamiento las cos-

tras ya formadas desaparecen El autor tuvo la oportunidad de asistir

hace ya algunos antildeos a una reunioacuten resumen nacional sobre las expe-

riencias de la aplicacioacuten del tratamiento magneacutetico en diversos centra-

les o faacutebricas de azuacutecar En algunos casos el efecto fue tal que el des-

prendimiento de las costras obstruyoacute las tuberiacuteas y fue necesario inte-

rrumpir la produccioacuten

El tratamiento magneacutetico se aplica regularmente en muchas otras

instalaciones nacionales sin embargo maacutes allaacute de algunas considera-

ciones generales no existen modelos detallados que logren abundar en

la explicacioacuten fiacutesica de lo que sucede realmente en este caso

Tambieacuten se han encontrado resultados disiacutemiles utilizando tuberiacuteas

de acero inoxidable cobre y dos diferentes tipos de cloruro de polivini-

lo uno transparente y flexible y el otro riacutegido y opaco del tipo usado

en trabajos de plomeriacutea Aparecen reducciones del contenido de Ca2+ de

28 para el acero y el cobre mientras que para el PVC duro fue de 18

y praacutecticamente cero para el PVC blando por lo que las tuberiacuteas

utilizadas tambieacuten son un paraacutemetro importante que se debe tomar en

cuenta al estudiar los tratamientos magneacuteticos

136

Los reclamos publicitarios que afirman que el tratamiento magneacutetico

aporta al agua propiedades curativas o antiseacutepticas carecen de funda-

mento pues no existe la maacutes miacutenima evidencia ndashni teoacuterica ni experi-

mental- que justifique tales fantasiacuteas Y a pesar de las muchas patentes

que surgen cuando se realiza una buacutesqueda bibliograacutefica tampoco se ha

demostrado que el tratamiento magneacutetico aplicado a combustibles me-

jore su eficiencia los resultados experimentales que avalen tal afirma-

cioacuten nunca aparecen

Acelerador de partiacuteculas

Los campos magneacuteticos tambieacuten se utilizan como un medio auxiliar

para acelerar partiacuteculas elementales Estas se emplean posteriormente

para investigar el micromundo y tambieacuten para ldquobombardearrdquo tumores

de todo tipo en el interior del cuerpo Uno de los primeros aceleradores

de partiacuteculas fue el ciclotroacuten Su principio de operacioacuten es el siguiente

Dos cavidades huecas en forma de letra D guiacutean las partiacuteculas car-

gadas emitidas por una fuente ubicada en el centro del instrumento

(figura 67) Un campo magneacutetico perpendicular a la trayectoria (y al

plano del papel en la figura) producido por un potente electroimaacuten

hace que las partiacuteculas con carga eleacutectrica se muevan en una trayectoria

curva Las partiacuteculas son aceleradas en cada vuelta por una fuente pul-

sante de voltaje alterno cada vez que atraviesan la brecha o lsquogaprsquo entre

las lsquoDesrsquo

A medida que las partiacuteculas acumulan energiacutea se mueven en espiral

hacia el borde externo del acelerador Alliacute se pueden extraer utilizando

sistemas auxiliares que no aparecen en la figura

Tal como predice la teoriacutea especial de la relatividad cuando la velo-

cidad de las partiacuteculas se acerca a la de la luz se requiere cada vez maacutes

energiacutea para lograr incrementos adicionales de la velocidad Esto hace

que en cada vuelta las partiacuteculas se retrasen y no lleguen al gap en el

momento preciso para recibir el pulso de aceleracioacuten lo que impide el

aumento de la energiacutea maacutes allaacute de ciertos liacutemites

El problema quedoacute resuelto cuando se inventoacute el ciclotroacuten de fre-

cuencia modulada o sincrociclotroacuten instrumento donde la fuente pul-

sante de voltaje alterno va incrementando automaacuteticamente el intervalo

de tiempo entre los pulsos con el fin de compensar el retraso de las

partiacuteculas en cada vuelta Otros instrumentos de la misma familia son el

betatroacuten y el sincrotroacuten disentildeados para obtener muy altas energiacuteas en

otras aplicaciones donde el diaacutemetro del recorrido circular puede ser de

varios kiloacutemetros Todos ellos utilizan los campos magneacuteticos para

mantener confinadas las partiacuteculas mientras van adquiriendo energiacutea El

ciclotroacuten de la figura 67 posee un imaacuten superconductor de alta energiacutea

tiene una masa de 90 toneladas y un diaacutemetro de 34 m Requiere insta-

laciones auxiliares de control y programacioacuten que no aparecen en la

figura

Figura 67 a) Ciclotroacuten comercial para aplicaciones meacutedicas b) Esquema

simplificado de su funcionamiento (Adaptado de Rev Cub Fis vol 24 No

2 p 175-177 2007)

Cuando el magnetismo es indeseable

Minas magneacuteticas

Los aceros ordinarios empleados en la construccioacuten de grandes buques

son ferromagneacuteticos en mayor o menor grado Al desplazarse el buque

durante largos periacuteodos por la superficie del mar atravesando conti-

nuamente las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica del campo terrestre su

estructura llega a magnetizarse ligeramente El proceso es similar al que

tiene lugar cuando cualquier material ferromagneacutetico -un clavo unas

tijeras o un cuchillo- se frota con un imaacuten Aunque las fuerzas involu-

cradas son muy pequentildeas la exposicioacuten prolongada al campo hace que

los dominios magneacuteticos en el seno del material tiendan a ordenarse en

la direccioacuten del campo externo dando lugar a la magnetizacioacuten del

buque (ver capiacutetulo 2) Como las liacuteneas de fuerza variacutean su inclinacioacuten

con la latitud geograacutefica la magnetizacioacuten no solo tiene componentes

horizontales a lo largo del barco tambieacuten tiene componentes verticales

y transversales

En 1939 a principios de la 2da Guerra Mundial los alemanes apro-

vecharon este fenoacutemeno al idear minas magneacuteticas submarinas para

hundir los barcos ingleses Las minas eran capaces de detectar a distan-

cia a los grandes barcos y dantildearlos sin necesidad de hacer contacto

directo a causa de la onda de choque generada en el agua durante la

explosioacuten Se colocaban en el lecho marino en lugares de poco calado

cerca de las costas empleando aviones o submarinos y se ajustaban

para que estallaran al pasar un barco enemigo por encima No era posi-

ble neutralizarlas por los meacutetodos usuales que se empleaban para detec-

tar las minas convencionales que solo estallaban por contacto directo y

debiacutean ir ubicadas muy cerca de la superficie

Las minas poseiacutean una aguja magneacutetica muy sensible activada me-

diante un mecanismo de relojeriacutea tras ser colocada en el lugar deseado

La presencia cercana de cualquier naviacuteo magnetizado era suficiente

para mover la aguja y disparar el mecanismo auxiliar que haciacutea estallar

la mina

En 1939 los ingleses perdieron 14 buques barreminas disentildeados es-

peciacuteficamente para neutralizar minas pues no eran capaces de detectar

las minas magneacuteticas Ya para noviembre de ese mismo antildeo los alema-

nes habiacutean depositado unas 800 minas en los mares cercanos a la costa

inglesa y a la salida de sus riacuteos navegables

Tras develar su principio de funcionamiento -al recobrar una mina

mal colocada que no explotoacute- los ingleses idearon diversos medios para

neutralizarlas Uno de ellos era desmagnetizar los buques mediante un

enrollado de alambre alrededor del casco energizado con la planta eleacutec-

trica del propio buque que superponiacutea un campo de sentido contrario

para neutralizar la magnetizacioacuten del buque Enormes trasatlaacutenticos

como el Queen Mary y el Queen Elizabeth empleados para el transpor-

te de tropas fueron protegidos de esta manera

139

Para desactivar las minas se empleaban lanchas de madera que

arrastraban una balsa conteniendo una bobina La bobina generaba un

campo magneacutetico de intensidad suficiente como para hacer estallar las

minas Aviones equipados en forma similar capaces de volar a muy

baja altura se utilizaron con el mismo fin (Figura 68)

Maacutes adelante se encontroacute que al deslizar un cable con una corriente

de 2000 ampere a lo largo del casco de un buque (teacutecnica denominada

wiping) se induciacutea un campo apropiado que neutralizaba la magnetiza-

cioacuten El procedimiento funcionaba por un tiempo pero despueacutes era

necesario repetirlo

Figura 68 El avioacuten AF Vickers Wellington DWI Mark II de la Royal

Air Force fue otra respuesta para neutralizar las minas magneacuteticas ale-

manas El anillo de madera de balsa de 4 m de diaacutemetro creaba un

campo magneacutetico mediante una bobina de aluminio alimentada por un

generador dentro del avioacuten Al volar rasante sobre el agua haciacutea estallar

las minas

A partir de ese momento medidas y contramedidas relacionadas con

las minas magneacuteticas siguieron desarrollaacutendose por las fuerzas navales

de todo el mundo Es un tema que se ha tomado en cuenta en diferentes

conflictos beacutelicos Los sistemas actuales de desmagnetizacioacuten son mu-

cho maacutes complejos e incluyen no menos de tres conjuntos de bobinas

separadas para reducir la intensidad del campo magneacutetico del buque en

tres direcciones perpendiculares entre siacute 140

Hace unos pocos antildeos la marina norteamericana ensayoacute el uso de

bobinas superconductoras desmagnetizantes capaces de trabajar con

mejor eficiencia y reducir el peso de los enrollados hasta en 80 Un

resumen actualizado sobre el tema de la desmagnetizacioacuten de los bu-

ques aparece en el sitio WEB de la Revista Marina de Chile (referencia

77)

Soldadura de tuberiacuteas de acero

Otro ejemplo donde la magnetizacioacuten resulta perjudicial y debe ser

eliminada a toda costa es cuando hay que soldar grandes tuberiacuteas de

acero Tal necesidad se presenta por ejemplo al instalar sistemas in-

dustriales de enfriamiento que deban trabajar a alta temperatura o que

necesiten soportar mucha carga Tanto durante el proceso de fabrica-

cioacuten como de transportacioacuten a grandes distancias los tubos pueden

llegar a magnetizarse en forma notable seguacuten sea la aleacioacuten especiacutefica

empleada en su construccioacuten

La forma usual de unir los tubos es aplicar a los bordes en contacto

una chispa o arco eleacutectrico con una varilla de soldar confeccionada a

partir de una aleacioacuten adecuada y alguacuten otro componente que evite la

oxidacioacuten y facilite la soldadura (el fundente) El arco no es maacutes que

una corriente eleacutectrica muy intensa formada por electrones y partiacuteculas

de aire ionizado que se mueven a gran velocidad (ver capiacutetulo 3) La

corriente pasa a traveacutes del aire ionizado formando un arco estable ge-

nerando efectos luminosos y una temperatura muy alta suficiente para

fundir el extremo de la varilla y poner al rojo los bordes de los tubos El

operador deposita en los bordes el material fundido que se difunde y

mezcla con el material de los tubos hasta lograr la soldadura

En el capiacutetulo 4 se analizoacute que los campos magneacuteticos estaacuteticos son

capaces de interaccionar con las partiacuteculas cargadas en movimiento

Una de las principales propiedades de esa interaccioacuten es que las fuerzas

que aparecen estaacuten siempre dirigidas en sentido lateral (perpendicular)

al movimiento de la partiacutecula De aquiacute que si el tubo estaacute magnetizado

el arco eleacutectrico se desviaraacute hacia un lado del punto especiacutefico que se

desea calentar cualquiera sea el punto que se seleccione y como quiera

que se coloque la varilla En realidad el arco salta continuamente de un

lugar a otro y no es posible alcanzar en punto alguno la temperatura

necesaria para formar la soldadura

Por ello no queda maacutes remedio que desmagnetizar los tubos pre-

viamente La forma usual de lograrlo es enrollando un alambre conduc-

tor a su alrededor y haciendo pasar por eacutel una corriente alterna de gran

intensidad que crea un campo magneacutetico alternante en el seno del tubo

Al ir disminuyendo paulatinamente la intensidad de la corriente hasta

llegar a cero los dominios magneacuteticos en el seno del material van que-

dando desordenados hasta que la magnetizacioacuten desaparece cuando la

corriente se anula totalmente (capiacutetulo 2) Si la tuberiacutea estaacute muy magne-

tizada puede ser necesario repetir varias veces el proceso

Existen equipos comerciales disentildeados especialmente para aplicar

este procedimiento a tuberiacuteas de diversos diaacutemetros incluyendo las

mayores que se fabrican

Magnetizacioacuten de la maquinaria industrial A partir de los antildeos setenta del siglo pasado comenzoacute a tomarse en

cuenta que el magnetismo inducido en diversas maquinarias podiacutea ser

la causa de muchas fallas hasta el momento inexplicables Hoy diacutea se

le atribuye a la magnetizacioacuten el deterioro de rodamientos cadenas

engranajes y acoplamientos en maquinarias que aparentemente no tie-

nen alguna conexioacuten magneacutetica y no forman parte de motores genera-

dores ni poseen conexiones eleacutectricas

El problema se origina en que las partes de acero interconectadas en-

tre siacute crean circuitos magneacuteticos Estos circuitos proporcionan una viacutea

faacutecil para la transmisioacuten de los campos magneacuteticos generados por mo-

tores u otros dispositivos magneacuteticos ubicados en lugares relativamente

distantes

Un campo magneacutetico en movimiento crea voltajes y corrientes indu-

cidas en el seno del material que incrementan la temperatura y aceleran

el desgaste de los rodamientos y otras partes moacuteviles Los voltajes y

corrientes inducidas son mayores mientras maacutes raacutepido es el movimiento

relativo de las superficies en contacto (capiacutetulo 4)

Otras posibles fuentes de magnetizacioacuten de la maquinaria son a) la

exposicioacuten de algunas de sus partes a campos magneacuteticos intensos que

den origen a una magnetizacioacuten remanente y b) el paso de una corriente

continua intensa durante una soldadura de arco

En casos extremos la combinacioacuten de diferentes elementos puede

llegar a causar con el tiempo chispas y dantildeos severos en la superficie de

las partes deslizantes incrementando la friccioacuten y el desgaste Algunos

fabricantes preveacuten estos comportamientos indeseables incluyendo ma-

teriales aislantes en los rodamientos

Anomaliacutea magneacutetica La distribucioacuten normal del campo magneacutetico terrestre se puede alterar

por muchas razones por la actividad solar por la presencia de grandes

objetos construidos con materiales de alto contenido de hierro como

aviones barcos o submarinos o a causa de la influencia las estructuras

geoloacutegicas formadas por minerales con inclusioacuten de diversas sustancias

ferromagneacuteticas como el hierro (Fe) el niacutequel (Ni) o el cobalto (Co) Es

posible detectar tales anomaliacuteas mediante los Sensores de Anomaliacuteas

Magneacuteticas (SAM) instrumentos mucho maacutes sensibles que la bruacutejula

disentildeados especialmente para detectar las pequentildeas alteraciones en la

distribucioacuten del campo magneacutetico terrestre (figura 69)

Figura 69 Sensor de anomaliacuteas magneacuteticas (magnetoacuteme-

tro de compuerta de flujo)

143

El funcionamiento de un SAM es diferente al de los detectores de

tuberiacuteas soterradas o a los usados en aeropuertos para descubrir armas u

otros objetos ocultos de metal Los SAM soacutelo son sensibles a las per-

turbaciones magneacuteticas causadas por la presencia de Fe Ni Co y sus

aleaciones o por oacutexidos u otros minerales que los contengan de he-

cho la primera aplicacioacuten praacutectica de un magnetoacutemetro de este tipo fue

la de localizar depoacutesitos minerales que tuvieran componentes ferro-

magneacuteticos El primer texto publicado sobre el tema ldquoExamen de ya-

cimientos de hierro mediante medidas magneacuteticasrdquo data de 1879

Hoy diacutea se siguen utilizando magnetoacutemetros en las prospecciones

geoloacutegicas Los maacutes sensibles son capaces de detectar variaciones de

01 nanotesla que representa soacutelo una diezmileacutesima parte de la intensi-

dad promedio del campo magneacutetico terrestre

Estos instrumentos reaccionan ante cualquier acumulacioacuten de mine-

ral ferroso con tal que no se encuentre muy alejada de la superficie

pero tambieacuten detectan cualquier otro objeto ferromagneacutetico cercano A

causa de la extrema sensibilidad para no alterar las lecturas los opera-

rios deben despojarse de todos los objetos que contengan materiales

ferromagneacuteticos tales como cuchillos hebillas gafas de armadura me-

taacutelica o llaveros Un magnetoacutemetro geoloacutegico es un instrumento pe-

quentildeo que consta de un detector y un registrador que se llevan a cues-

tas Es tiacutepico que el detector se coloque en una peacutertiga de 2 a 3 metros

de longitud con el fin de atenuar cualquier influencia proveniente del

operador (figura 610)

Otras posibles interferencias pueden ser causadas por construcciones

cercanas liacuteneas de ferrocarril autos y carretas o vigas de acero que se

encuentren soterradas como por ejemplo en los cimientos de un edifi-

cio Tambieacuten pueden alterar las lecturas del magnetoacutemetro las liacuteneas de

transmisioacuten eleacutectrica los transformadores de la red comercial e incluso

las variaciones propias del campo magneacutetico terrestre que siempre estaacute

sujeto a pequentildeas fluctuaciones

Las compantildeiacuteas de explotacioacuten de minerales tambieacuten suelen emplear

aviones para hacer la prospeccioacuten de rocas ferrosas aunque la detec-

cioacuten se basa en otros principios ya revisados en el capiacutetulo 4 al descri-

bir la deteccioacuten de metales (figura 611)

144

Figura 610 Prospeccioacuten de minerales ferrosos El mag-

netoacutemetro se encuentra en el extremo de la peacutertiga

Figura 611 Prospeccioacuten de minerales desde el aire

La uacuteltima novedad en la prospeccioacuten de minerales por medios elec-

tromagneacuteticos consiste en el uso de lsquodronesrsquo En la actualidad se en-

tiende por drone cualquier dispositivo aeacutereo controlado y no tripulado

(figura 612) Si en sus inicios los drones se utilizaron de manera ex-

clusiva para fines beacutelicos sus aplicaciones se han ido diversificando

cada vez maacutes Algunas compantildeiacuteas de prospeccioacuten mineral tienen en

sus planes inmediatos usar drones para levantar mapas del espectro

electromagneacutetico a diferentes frecuencias Seguacuten Peter LeCouffe 145

director de operaciones de la compantildeiacutea canadiense Harrier Aerial Sur-

veys los drones se usaraacuten para lsquohellipregistrar las diversas bandas del

espectro electromagneacutetico Diferentes minerales dejaraacuten huellas elec-

tromagneacuteticas disiacutemiles de manera que con un procesador podemos en

principio resolver la composicioacuten de esos mineralesrsquo

(httpwwwminingandexplorationcatechnologyarticledrones_are_re

ady_for_takeoff_in_the_mining_industry)

Figura 612 Drone utilizado en la actualidad en

la prospeccioacuten de minerales por medios no

magneacuteticos con una autonomiacutea de vuelo de 15

a 20 minutos

Conflictos beacutelicos

Durante la Segunda Guerra Mundial los diversos contendientes emplea-

ron magnetoacutemetros para descubrir los submarinos enemigos (figura

613) el instrumento era remolcado por un barco o se colocaba en una

aeronave el meacutetodo aeacutereo es el habitual en la actualidad dada la sensi-

bilidad de los magnetoacutemetros contemporaacuteneos Cualquier variacioacuten

brusca del campo magneacutetico en las cercaniacuteas del detector como por

ejemplo la que tiene lugar en el motor de arranque durante el encendi-

do de un vehiacuteculo proporcionaraacute una clara sentildeal Esta uacuteltima particula-

ridad ha sido empleada en los conflictos beacutelicos para detectar garajes o

cocheras militares camufladas

Para reducir la interferencia de los equipos eleacutectricos proveniente

del propio avioacuten el SAM se coloca en una proyeccioacuten externa o bota-

loacuten como el que se muestra en un avioacuten P-3C de la Lockheed (figura

614) en los helicoacutepteros el magnetoacutemetro se cuelga de un cable Lo 146

usual es antildeadir circuitos electroacutenicos para neutralizar el ruido magneacuteti-

co de interferencia proveniente de la aeronave Aun asiacute el submarino se

detectaraacute solo si se encuentra cerca de la superficie y no demasiado

lejos del medio aeacutereo empleado

Figura 613 Deteccioacuten magneacutetica de submarinos

Figura 614 Botaloacuten con el magnetoacutemetro en su interior

147

El alcance maacuteximo de deteccioacuten de unos 1200 m lo determina el

tamantildeo del submarino y la composicioacuten de su casco aunque tambieacuten

influye en el alcance la direccioacuten relativa del movimiento respecto al

campo magneacutetico terrestre tanto del avioacuten como del submarino Exis-

ten submarinos nucleares cuyo casco estaacute construido de titanio metal

no magneacutetico no obstante diversos instrumentos y equipos en su inte-

rior que incluyen las turbinas el reactor y los motores dieacutesel auxiliares

se construyen de aleaciones que contienen hierro y niacutequel haciendo

factible su deteccioacuten magneacutetica

El magnetoacutemetro que aparece en el esquema de la figura 69 deno-

minado lsquode compuerta de flujorsquo (fluxgate magnetometer) fue desarro-

llado en 1930 funciona energizando con corriente alterna dos bobinas

ideacutenticas en oposicioacuten de manera que la lectura del amperiacutemetro aco-

plado a la bobina secundaria se puede ajustar a cero en presencia del

campo terrestre Sin embargo cualquier perturbacioacuten magneacutetica poste-

rior causa un desequilibrio en la magnetizacioacuten de los nuacutecleos ferro-

magneacuteticos y en la corriente que atraviesa las bobinas apareciendo una

sentildeal detectable en el secundario

Un tipo de magnetoacutemetro maacutes reciente es el de precesioacuten de proto-

nes A pesar de que su nombre quizaacutes le sugiera al lector un teacutermino de

ciencia-ficcioacuten su funcionamiento es muy sencillo (aunque la fiacutesica del

fenoacutemeno no lo es) En este caso el enrollado se coloca alrededor de un

recipiente largo y estrecho con agua etanol o keroseacuten Al usar una

bateriacutea de corriente continua y desenergizar bruscamente el enrollado

en presencia del campo magneacutetico terrestre aparece una extracorriente

de ruptura que activa los momentos magneacuteticos de los protones en los

nuacutecleos atoacutemicos de la sustancia en cuestioacuten Se genera asiacute una peque-

ntildea sentildeal proporcional al campo terrestre que se puede amplificar y de-

tectar Un ejemplo de extracorriente de ruptura es la pequentildea chispa

que ocasionalmente se origina en un interruptor al desconectar un mo-

tor o una laacutempara de luz friacutea

En la actualidad existen magnetoacutemetros computarizados muy sensi-

bles que pueden detectar anomaliacuteas magneacuteticas terrestres desde los

sateacutelites en oacuterbita Magnetoacutemetros complejos se incluyen en naves

espaciales para estudiar el magnetismo del sol y otros planetas En julio

de 2007 se publicoacute el Mapa Mundial Digital de Anomaliacuteas Magneacuteticas

con datos recopilados durante un largo periacuteodo de tiempo Fue confec-

cionado usando sensores SAM de diversos tipos combinando determi-

naciones terrestres mariacutetimas y aeacutereas por viacutea sateacutelite (figura 615)

El mapa completo se puede descargar en

httpprojectsgtkfiexportsitesprojectsWDMAMprojectperugiaW

DMAM_102_2007_Edition_low_resolution_reduced1pdf

Figura 615 Seccioacuten Centroamericana y Caribentildea del Mapa Mundial

Digital de Anomaliacuteas Magneacuteticas

149

CAPIacuteTULO 7

TERAPIAS MAGNEacuteTICAS REALES E ILUSORIAS

Magnetostaacutetica y electromagnetismo

En la actualidad existen muchas terapias que aplican campos magneacuteti-

cos tanto estaacuteticos como electromagneacuteticos Algunas tienen base cien-

tiacutefica y son totalmente vaacutelidas como la diatermia que consiste en el

calentamiento local de los tejidos aplicando radiacioacuten de microondas

Otras no poseen valor alguno a la luz de los conocimientos cientiacuteficos

contemporaacuteneos sin embargo muchas personas alegan sentirse mejor

cuando se someten a ellas

Las terapias ilusorias aparentan causar beneficios por diversas razo-

nes Una de ellas es el efecto placebo descrito en el capiacutetulo siguiente

Otra razoacuten es que no toman en cuenta la evolucioacuten natural de los pade-

cimientos que pretenden curar Por ejemplo hay estadiacutesticas que mues-

tran que en casi el 90 de los casos de las dolencias relacionadas al

sistema osteo-mio-articular hay remisioacuten espontaacutenea de siacutentomas es

decir desaparecen o reducen su intensidad por siacute mismos lo cual hace

aparecer como eficaz cualquier tratamiento aplicado tanto si es con-

vencional como si pertenece al grupo de las llamadas medicinas ldquoalter-

nativasrdquo ldquonaturalesrdquo o ldquotradicionalesrdquo

Se dice que es necesario conocer el pasado para poder comprender

el presente y vislumbrar hacia doacutende iremos en el futuro Y la realidad

es que muchos supuestos tratamientos magneacuteticos ldquonovedososrdquo ade-

maacutes de carecer de fundamento cientiacutefico fueron ya ensayados y

desechados hace mucho Auacuten alcanzan categoriacutea de terapia en ciertos

ciacuterculos gracias a la ignorancia de practicantes y pacientes a la ilusoria

promesa de alivio efectivo con poco esfuerzo y sin riesgos para el 150

paciente y a la propaganda reiterada acerca de su supuesta efectividad

la mayoriacutea de las veces con fines estrictamente econoacutemicos

A veces se alega que tales terapias son beneacuteficas porque los imanes

son lsquonaturalesrsquo como si esto fuera un argumento de peso En realidad

los imanes que se encuentran en la vida diaria son todos sinteacuteticos di-

sentildeados para cada aplicacioacuten especiacutefica Poseen propiedades magneacuteti-

cas muy superiores a las de la magnetita natural que en la praacutectica soacutelo

ha quedado para curiosidad de museo o uso de laboratorio (ver tabla

23) Ademaacutes el naturismo no es ciencia sino una doctrina que predi-

ca el uso de productos naturales para prevenir o curar las enfermedades

Nadie ha demostrado que la medicina natural sea superior o siquiera

equivalente a la medicina convencional moderna excepto quizaacutes en

alguna contada excepcioacuten

No es raro que las supuestas terapias aparezcan de forma recurrente

Alcanzan un maacuteximo de popularidad se ponen de moda y muchos las

adoptan Al cabo de un corto tiempo surge el desencanto se comprueba

que no sirven para nada y desaparecenhellip aunque no totalmente para

reaparecer con fuerza al cabo de unos pocos antildeos renaciendo de sus

cenizas como el ave Feacutenix

El caso de las pulseras magneacuteticas del capiacutetulo 1 no es ni mucho

menos el uacutenico En la actualidad no resulta difiacutecil encontrar anuncios

promociones y artiacuteculos en revistas no especializadas o en la Internet

donde se ensalzan las virtudes de uno u otro tratamiento magneacutetico o de

radiaciones desconocidas para ser aplicadas tanto a personas como a

animales Los anuncios recomiendan bobinas para generar campos al-

ternos o imanes permanentes para magnetoterapia prometiendo al

comprador beneficios de todo tipo a un precio moacutedico Usualmente los

imanes se colocan en alguacuten soporte o aditamento adecuado como pulse-

ras vendas collares mantas e incluso camas

Estas promociones nunca aportan pruebas de sus afirmaciones citan

personajes inexistentes o fuera de contexto y ni siquiera emplean una

terminologiacutea veraz Lo usual es que utilicen teacuterminos cientiacuteficos pero

en forma incorrecta No obstante para el lector no entrenado estas

declaraciones suelen resultar bastante convincentes pues la terminolo-

giacutea cientiacutefica proporciona un manto de ciencia y veracidad a lo que

nada tiene de lo uno o de lo otro Tambieacuten pesa mucho en la balanza el

afaacuten del paciente de buscar solucioacuten a una dolencia que puede no ser

fatal pero siacute muy molesta recurrente y difiacutecil de aliviar 151

Por tanto iquestqueacute hay de cierto y queacute de falso en las terapias magneacuteti-

cas iquestQueacute se sabe en realidad y queacute resulta una pura especulacioacuten iquestEs

correcto incluir a todas bajo una misma denominacioacuten Es decir por

ser magneacuteticas o electromagneacuteticas iquesttodas sirven iquestNinguna sirve

iquestSon beneacuteficas o son dantildeinas iquestCoacutemo separar la ficcioacuten de la realidad

Campos magnetostaacutetico y electromagneacutetico Antes de proseguir resulta conveniente insistir en lo siguiente Existe

una diferencia esencial entre los campos magnetostaacuteticos asociados a

los imanes permanentes (o a una bobina con corriente continua) y los

campos electromagneacuteticos que se generan en una antena emisora o se

producen al hacer pasar una corriente alterna por el enrollado de una

bobina La diferencia consiste en que los campos magneacuteticos variables

en el tiempo siempre tienen asociado un campo eleacutectrico mientras que

los campos magneacuteticos estaacuteticos no estaacuten asociados a campo eleacutectrico

alguno

Los magnetoterapeutas usualmente desconocen lo anterior y no ha-

cen distincioacuten entre uno y otro cuando en realidad resulta imprescindi-

ble analizarlos por separado pues las propiedades son radicalmente

distintas En un caso solo actuacutea un campo el magneacutetico En el otro dos

campos con propiedades muy diferentes actuaraacuten a la vez sobre el suje-

to

Campo magneacutetico estaacutetico magnetoterapia El teacutermino proviene del ingleacutes magnetotherapy ldquoterapia con imanesrdquo

pero tambieacuten se aplica a los campos generados en bobinas con corriente

continua siempre y cuando la corriente no variacutee con el tiempo

Desde la antiguumledad se le han atribuido virtudes curativas a los ima-

nes Cuando se revisa la literatura surgen referencias anecdoacuteticas anti-

guas aunque difiacuteciles de verificar Asiacute se mencionan papiros de antes

de nuestra era donde aparece la receta de un unguumlento aplicable a heri-

das en la cabeza nombrando el hierro meteoacuterico que algunos interpre-

tan como el imaacuten natural magnetita Tambieacuten parece ser que griegos y

romanos atribuiacutean efectividad a los tratamientos magneacuteticos Seguacuten

algunas fuentes el griego Hipoacutecrates considerado el meacutedico maacutes

152

importante de la antiguumledad recomendaba ldquohellipsi la cavidad uterina no

retiene el semen viril toma plomo y saca de la piedra que atrae el hie-

rro un polvo fino envuelve todo en tela de lino humedecida con leche

de mujer y luego apliacutecalo como fomento contra la matrizrdquo Otras afir-

man que en los escritos del bioacutegrafo y ensayista griego Plutarco se pue-

de encontrar la desconcertante referencia de que un imaacuten permanente

pierde su fuerza si se le restriega con ajo Tambieacuten aparecen menciones

sobre las supuestas virtudes curativas de la magnetita en escritos persas

aacuterabes y bizantinos antiguos

En el siglo XVI el meacutedico filoacutesofo y alquimista suizo Theophrastus

Bombastus von Hohenheim (1493-1541) maacutes conocido como Paracel-

so utilizoacute imanes permanentes para tratar la epilepsia la diarrea y las

hemorragias procedimientos que posteriormente fueron encontrados

sin fundamento Consideraba que las enfermedades eran atraiacutedas hacia

el imaacuten de la misma forma que son atraiacutedos el acero y el hierro y que

uno de los polos era capaz de atraer y el otro de repeler los padecimien-

tos

Aunque los escritos de Paracelso conteniacutean elementos de magia la

oposicioacuten a los preceptos meacutedicos de su tiempo apoyados en purgas y

sanguijuelas para lsquoextraer los malos fluidos del cuerporsquo contribuyeron

al adelanto del pensamiento cientiacutefico de la eacutepoca Algunos de sus cri-

terios subsisten hasta hoy en forma de pseudociencia como por ejem-

plo la supuesta diferencia de aplicar un polo norte o un polo sur en

diferentes terapias magneacuteticas Paracelso tambieacuten es considerado pre-

cursor de otra pseudociencia la homeopatiacutea de Samuel Hahnemann

(1755-1843) pues muchos de sus remedios se cimentaban en la creen-

cia de que ldquolo similar cura lo similarrdquo Esta frase resume la lsquoley de lo

similaresrsquo uno de los nunca demostrados postulados de Hahnemann

(ver Rev Cub Fiacutesica vol 25 No 1 (2008) p 38-44 accesible en la

WEB)

En los siglos siguientes se multiplicaron en toda Europa partidarios

y detractores de las terapias magneacuteticas En 1641 el irlandeacutes Valentine

Greatrakes inspirado en un suentildeo se dedicoacute a prestar sus servicios

como sanador frotando las partes afectadas con una barra de hierro

magnetizada El eacutexito de sus tratamientos fue confirmado por personas

distinguidas y educadas de la eacutepoca pero las curas eran transitorias y

la cantidad de personas que veniacutean a consultarlo fue decreciendo gra-

dualmente hasta que se retiroacute Johan Baptiste van Helmont (1644)

intentoacute asociar el magnetismo a la miacutestica encontrando la oposicioacuten del

jesuita Adanasius Kircher quien consideraba las conjeturas supersticio-

sas como payasadas Es posible encontrar referencias del siglo XVIII

sobre la aplicacioacuten de los imanes permanentes a los dolores dentales y a

las histerias temblores y tortiacutecolis Tambieacuten se mencionan la mejora en

la regularidad de las menstruaciones y la atenuacioacuten de dolores en ge-

neral

Franz Anton Mesmer

La terapia magneacutetica con imanes permanentes alcanzoacute su mayor grado

de popularizacioacuten a finales del siglo XVIII en Francia con Franz Anton

Mesmer un meacutedico austriacuteaco precursor en los campos del psicoanaacutelisis

y del hipnotismo Mesmer habiacutea sido alumno de otro sacerdote jesuita

el padre Maximilian Hell quien realizaba ldquocuracionesrdquo a principios de

la deacutecada de 1770 aplicando a sus pacientes placas de acero magneti-

zado

En viacutesperas de la Revolucioacuten Francesa Mesmer inauguroacute en Pariacutes

un saloacuten de curaciones que atendiacutea a la nobleza e incluiacutea tratamientos

magneacuteticos Las curaciones se lograban tratando las ldquohellipdesviaciones

indeseables del magnetismo animal innato a los seres humanosrdquo Con el

tiempo Mesmer descubrioacute que obteniacutea los mismos resultados sin utili-

zar los imanes y postuloacute que el lsquomagnetismo animalrsquo inherente a todo

lo vivo era quien le permitiacutea corregir las anomaliacuteas del lsquoflujo magneacuteti-

corsquo en los enfermos

Uno de sus tratamientos consistiacutea en reunir a los pacientes en una

habitacioacuten oscura Vistiendo una tuacutenica dorada y una especie de varita

maacutegica en su mano los sentaba alrededor de una gran vasija que conte-

niacutea una disolucioacuten de productos quiacutemicos El magnetizador y sus ayu-

dantes todos varones miraban fijamente a los ojos de los pacientes les

hablaban y les frotaban diversas partes del cuerpo incluyendo los senos

de las mujeres mientras los pacientes se agarraban a unas barras de

hierro que sobresaliacutean de la disolucioacuten hasta que se alcanzaba un cierto

grado de exaltacioacuten De esta manera se curaban a diestra y siniestra

muchos aristoacutecratas principalmente mujeres joacutevenes

En 1785 cuatro antildeos antes del inicio de la Revolucioacuten Francesa los

principales meacutedicos de Pariacutes presionaron a Luis XVI para que tomara

154

cartas en el asunto quien hizo que la Academia Francesa de las Cien-

cias nombrara una comisioacuten para revisar los lsquotratamientosrsquo de Mesmer

La comisioacuten incluiacutea personalidades de renombre como el astroacutenomo

Jean Sylvain Bailly miembro de la Academia primer presidente de la

Asamblea Nacional durante la Revolucioacuten Francesa y posteriormente

Alcalde de Pariacutes el quiacutemico Antoine Lavoisier descubridor de la Ley

de Conservacioacuten de la Masa miembro de la Academia tambieacuten cono-

cido como el Padre de la Quiacutemica Moderna el meacutedico Joseph Ignace

Guillotin de sombriacutea celebridad hoy diacutea pero un meacutedico reconocido en

su eacutepoca y diputado a la Asamblea Nacional y Benjamiacuten Franklin

revolucionario norteamericano diplomaacutetico y experto en electricidad

inventor del pararrayos y los bifocales

La comisioacuten realizoacute lo que hoy se conoce como un elemental expe-

rimento de control aplicoacute el tratamiento magnetizador sin que los pa-

cientes lo supieran y no se produjeron las curaciones Se concluyoacute que

las curaciones si las habiacutea estaban solo en la mente de las personas que

las esperaban El informe elaborado desfavorable para las teoriacuteas de

Mesmer hizo que este perdiera raacutepidamente su prestigio y pasara el

resto de su vida en el olvido

La figura 71 muestra un dibujo de un perioacutedico parisino de la eacutepo-

ca Benjamiacuten Franklin aparece a la izquierda con los documentos que

declaran el magnetismo animal una farsa Arriba a la derecha Mesmer

con grandes orejas de burro es expulsado volando de la sala junto a su

seacutequito de asistentes Los maacutes maliciosos en Pariacutes acusaban a Mesmer

de ejecutar praacutecticas maacutegico-sexuales en su saloacuten de curaciones

Los reportes originales de las autoridades parisinas detallando las te-

rapias de Mesmer junto a muchas otras informaciones sobre falsos

expertos y tratamientos magneacuteticos aparecen en el libro de Charles

Mackay ldquoMemorias de Ilusiones Populares y la Locura de las Multitu-

desrdquo editado en 1841 Se encuentra accesible en

httpwwwfullbookscomMemoirs-of-Extraordinary-Popular-

Delusionsx3081html

155

Figura 71 Dibujo satiacuterico de un perioacutedico parisieacuten

de 1790 ridiculizando al magnetismo animal lsquoFran-

klin pone en fuga a los mesmeristasrsquo en lsquoEl magne-

tismo develadorsquo Biblioteca Nacional de Francia

Tractores de Perkins

Tambieacuten hacia finales del siglo XVIII el meacutedico Elisha Perkins de

Connecticut que alternaba el ejercicio de la medicina con el de comer-

cio de mulas recomendaba el uso de lsquotractores metaacutelicosrsquo para el tra-

tamiento de varias enfermedades en personas y caballos Los lsquotractoresrsquo

(punzones confeccionados de dos metales diferentes que en realidad no

teniacutean propiedades magneacuteticas) se utilizaban frotando suavemente el

aacuterea lesionada para ldquoextraer el fluido eleacutectrico nocivo que subyace en

la base del sufrimientordquo En 1776 justo al comienzo de la guerra de

independencia de Estados Unidos le habiacutea sido concedida una patente

bajo el tiacutetulo ldquoaparato metaacutelico de Perkins para la terapia del dolorrdquo

Algunos meacutedicos prominentes esceacutepticos de los resultados de Per-

kins repitieron sus experimentos utilizando piezas de madera talladas y

pintadas de forma que semejaran tractores Los resultados fueron exac-

tamente los mismos que los obtenidos con los tractores reales y fueron

publicados en el artiacuteculo ldquoDe la imaginacioacuten como causa y cura de

desoacuterdenes ejemplificada por tractores ficticiosrdquo En 1796 la Connec-

ticut Medical Society calificoacute a Perkins de farsante y lo expulsoacute de sus

filas por haber ldquorevivido las remanencias miserables del magnetismo

animalpredicando que el frotamiento curaraacute radicalmente los dolores

maacutes rebeldesrdquo Por regla general los periodistas no tardaban en satiri-

zar este tipo de fantasiacuteas terapeacuteuticas (figura 72)

Figura 72 Aplicacioacuten de los tractores de Perkins

Tomado de httpwwwhslvirginiaedu Publicado

por H Humphrey 27 St Jamess Street Londres

Nov 11 1801

Un artiacuteculo mucho maacutes reciente de EJ Engstrom publicado en el

Medizinhistorisches Journal 41(3-4) 2006 revela que entre 1780 y

1830 los meacutedicos de La Chariteacute uno de los principales hospitales de

Berliacuten realizaron ensayos cliacutenicos para comprobar la efectividad tera-

peacuteutica del magnetismo animal y mineral (la manera de designar en la

eacutepoca lo que hoy se conoce como magnetoterapia) Fundamentaacutendose

en los reportes meacutedicos e historias cliacutenicas Engstrom concluyoacute lo si-

guiente ldquoMientras que en 1790 la plausibilidad de las reivindicaciones

terapeacuteuticas del magnetismo animal demandaban la atencioacuten del cuerpo

meacutedico en 1830 las evidencias acumuladas sobre lo que se basaban

esas reivindicaciones habiacutean perdido su poder de persuasioacuten y fueron

relegadas al oscuro mundo de los farsantes y los charlatanesrdquo

157

Magnetoterapeutas contemporaacuteneos No obstante a pesar de la continuada descalificacioacuten de estos procedi-

mientos por parte de la comunidad cientiacutefica la terapia magneacutetica se

hizo bastante popular En los siglos siguientes devino en una forma de

curanderismo o charlataneriacutea distorsionada y muchas veces fraudulenta

A finales del siglo XIX era posible encontrar cataacutelogos de grandes tien-

das norteamericanas ofertando ropa y sombreros magneacuteticos (algunos

con maacutes de 700 imanes) para entrega por correo Los anuncios prome-

tiacutean que ldquohellipel magnetismo aplicado correctamente curaraacute cualquier

enfermedad curable independientemente de cuaacutel sea su causardquo (Ma-

cklis R Annals of Medicine 118(5) 376-383 1993)

Auacuten hoy diacutea es posible encontrar escritos donde se afirma que el

magnetismo es buenohellip praacutecticamente para todo Asiacute por ejemplo una

solicitud de patente de 1982 (S Maeshima Tokio) describe los benefi-

cios que proporciona el aparato disentildeado por eacutel como que es capaz de

ldquohellip conducir el magnetismo al cuerpo y con esto provocar una leve

estimulacioacuten de los nervios perifeacutericos y de las ceacutelulas tisulares Esto

debe aumentar la circulacioacuten de la sangre la excrecioacuten cutaacutenea y el

recambio efectos necesarios para la conservacioacuten de una buena salud

para la defensa contra las enfermedades y para la recuperacioacuten general

despueacutes de una severa enfermedadrdquo Aquiacute el engantildeo estaacute en la palabra

ldquodeberdquo es decir el solicitante supone que su invento es capaz de todo

lo que dicehellip que desde luego no puede demostrar

En el paacuterrafo anterior se pudiera escribir igualmente lsquodebersquo estimu-

lar los procesos que favorecen la formacioacuten de tumoreshelliprsquodebersquo esti-

mular la reproduccioacuten de las ceacutelulas cancerosas en fin lo que a usted

se le ocurra ya que no hay razoacuten alguna para que se estimulen uacutenica-

mente los procesos beneacuteficos para el organismo si es que efectivamen-

te se logra estimular alguno Lo uacutenico que ha cambiado en relacioacuten con

los escritos del siglo XVIII es la terminologiacutea utilizada maacutes acorde con

el estado actual de los conocimientos

El misticismo las exageraciones y las falsedades que acompantildearon

el uso del magnetismo en la medicina desde sus inicios de cierta forma

desestimularon por mucho tiempo el desarrollo de investigaciones cien-

tiacuteficas serias acerca de sus posibles efectos terapeacuteuticos Al avanzar el

siglo XX el intereacutes popular por la terapia magneacutetica habiacutea decaiacutedo y

158

hacia los antildeos 40 praacutecticamente no se publicaban artiacuteculos en las revis-

tas especializadas acerca de los efectos fisioloacutegicos de los campos

magnetostaacuteticos y electromagneacuteticos

Aunque actualmente es posible encontrar ofertas de imanes perma-

nentes en forma de diversos aditamentos terapeacuteuticos los estudios que

avalan la eficacia de esos tratamientos siguen sin aparecer Auacuten maacutes ni

siquiera hay indicios de cual pudiera ser el posible mecanismo de ac-

cioacuten de esos dispositivos Como el campo magneacutetico de los imanes no

variacutea con el tiempo no hay efectos eleacutectricos asociados ademaacutes la

intensidad de los campos aplicados es muy pequentildea para tener alguacuten

efecto directo sobre el organismo Analicemos pues brevemente las

propiedades reales de los campos magnetostaacuteticos

El campo magnetostaacutetico es conservativo Es conocido que un campo magnetostaacutetico no interacciona con las par-

tiacuteculas sin carga eleacutectrica Tampoco lo hace con las que tienen carga

eleacutectrica y estaacuten en reposo Solo puede hacerlo con las cargas o iones

en movimiento haciendo que su direccioacuten variacutee pero no su energiacutea

cineacutetica pues la fuerza de interaccioacuten es perpendicular al movimiento

en todo momento (en fiacutesica se resume esta propiedad diciendo que la

fuerza no hace trabajo)

Si se acerca un imaacuten al cuerpo humano puede que interaccione de

una manera diferente con los iones presentes en los tejidos haciendo

que su energiacutea potencial variacutee Pero al alejarlo la situacioacuten se revertiraacute

completamente Al regresar a la posicioacuten inicial el sistema tornaraacute

exactamente al estado energeacutetico que teniacutea en sus inicios sin que haya

ninguacuten cambio neto en la energiacutea (es por eso que el campo magnetostaacute-

tico es un campo conservativo la energiacutea del sistema se mantiene cons-

tante en un ciclo cerrado de movimiento) Luego no se puede conside-

rar que haya un traspaso de energiacutea del imaacuten al sujeto pues contradice

las leyes conocidas de la fiacutesica Si asiacute fuera los imanes se descargariacutean

como las bateriacuteas lo que no sucede (Los imanes de las bocinas de sus

equipos de audio y los de la puerta de su refrigerador no se lsquodescarganrsquo

nunca por mucho que trabajen)

Otro argumento contrario a la efectividad terapeacuteutica de los campos

magnetostaacuteticos es el siguiente los promotores de la aplicacioacuten de ven-

das magnetizadas para estimular los muacutesculos de los deportistas atribu-

yen los supuestos efectos a un incremento de la circulacioacuten local de la

sangre Sin embargo la evidencia cientiacutefica que apoya esta afirmacioacuten

es inexistente Vale la pena recordar que el flujo sanguiacuteneo depende de

factores tales como la diferencia de presioacuten en el sistema de vasos y de

sus diaacutemetros sometidos eacutestos a un fino control a traveacutes de mecanis-

mos muy complejos (hormonales nerviosos y sistemas locales de con-

trol) cuya influencia individual es muy difiacutecil de valorar

Ademaacutes todo intento de explicar un incremento en la circulacioacuten

mediante las fuerzas magneacuteticas que actuacutean sobre los iones cargados en

movimiento choca con la realidad de que esas fuerzas son demasiado

pequentildeas Se ha calculado que un imaacuten permanente tiacutepico capaz de

generar en la piel un campo magneacutetico de 25 mT origina un efecto en

los iones de la sangre millones de veces menor que el de la agitacioacuten

teacutermica que siempre se encuentra presente en cualquier objeto

Un argumento definitorio en contra de la supuesta estimulacioacuten local

de la circulacioacuten de la sangre es el siguiente los pacientes sometidos a

diagnoacutestico en equipos de resonancia magneacutetica se someten a campos

magneacuteticos de intensidad miles de veces mayores que el proporcionado

por cualquier imaacuten permanente Los estudios realizados sobre estos

pacientes nunca han mostrado efecto alguno en la circulacioacuten sanguiacute-

nea

Existen numerosas investigaciones que han fracasado en el empentildeo

de encontrar alguna relacioacuten entre la aplicacioacuten del campo magneacutetico y

la circulacioacuten de la sangre Tambieacuten se ha sentildealado que la sola presen-

cia de una venda alrededor de un muacutesculo sin ninguacuten aditamento mag-

netizante es suficiente para hacer variar su temperatura y ejercer un

efecto estimulante De manera que es posible afirmar sin lugar a dudas

que esa estimulacioacuten magneacutetica de la circulacioacuten no es maacutes que una

fantasiacutea ilusoria

Campo electromagneacutetico

Como se explicoacute en la seccioacuten anterior los campos magneacuteticos varia-

bles en el tiempo engendran campos eleacutectricos (y viceversa) de manera

que no es posible analizar los efectos magneacuteticos sin tomar en cuenta

los efectos eleacutectricos Ambos efectos estaraacuten siempre presentes en con-

junto en forma de radiacioacuten electromagneacutetica que se propaga en todas

direcciones a la velocidad de la luz

160

Descartando los rayos X analizados en el capiacutetulo 5 resulta uacutetil es-

tablecer una divisioacuten adicional entre los dos tipos de radiaciones maacutes

utilizadas en diversas terapias las microondas u ondas de radio de alta

frecuencia y los campos alternos de baja frecuencia

Microonda (300 MHz-3 GHz) El principal efecto de las microondas en los tejidos bioloacutegicos es la

generacioacuten de calor La diatermia se utiliza ampliamente para tratar el

dolor y la inflamacioacuten con irradiaciones de radiofrecuencias sobre la

zona afectada para elevar la temperatura La tendencia actual para tra-

tar algunos tipos de procesos inflamatorios es contraria se reduce la

temperatura con el objetivo de ralentizar o retardar las reacciones dantildei-

nas que tienen lugar en el proceso

Como la componente eleacutectrica de la radiacioacuten actuacutea directamente

sobre las cargas eleacutectricas puede inducir pequentildeas corrientes eleacutectricas

en los tejidos que generaraacuten calor por efecto Joule Tambieacuten habraacute otro

tipo de interaccioacuten la dieleacutectrica al inducir dipolos en las moleacuteculas no

polares o ejerciendo torques sobre las moleacuteculas polares Este meca-

nismo tambieacuten puede elevar la temperatura de los tejidos al incrementar

la agitacioacuten al nivel microscoacutepico pues la temperatura es justamente la

medida macroscoacutepica de esa agitacioacuten El proceso es enteramente simi-

lar al que tiene lugar en un horno de microondas

La induccioacuten generada por los campos eleacutectricos y el correspon-

diente calor disipado aumenta con la intensidad del campo aplicado y

con la rapidez de su variacioacuten en el tiempo Existe un rango bastante

amplio de frecuencias que producen estos efectos La frecuencia utili-

zada en la mayoriacutea de los equipos comerciales de microondas es de

unos 2 450 MHz regulada por convenios internacionales

Radiacioacuten de baja frecuencia

En la literatura meacutedica se denominan campos de baja frecuencia a los

de valor entre 20 y 100 Hz la frecuencia de la red comercial es 50 Hz

en Europa y 60 Hz en Ameacuterica Tambieacuten es usual encontrar campos

pulsantes que poseen una frecuencia algo mayor pero que no se apli-

can de forma continua sino por impulsos de corta duracioacuten Con ese

161

procedimiento se persigue el objetivo de dar tiempo a dispersar lo maacutes

posible el calor potencial generado por la radiacioacuten -si lo hubiere- ya

que en este caso no es el calor lo que interesa

Existe amplia evidencia de que la actividad eleacutectrica estaacute presente en

el cuerpo humano en todo momento Es posible medir los potenciales

causados por las corrientes en el corazoacuten (electrocardiograma) o en el

cerebro (electroencefalograma) Un hueso sometido a un esfuerzo me-

caacutenico tambieacuten puede generar diferencias de potencial (efecto piezo-

eleacutectrico) De manera que resulta muy racional suponer que la aplica-

cioacuten de una corriente eleacutectrica adecuada de baja intensidad podraacute afec-

tar los tejidos de alguna manera Esa corriente se puede aplicar direc-

tamente a traveacutes de contactos en la piel o indirectamente mediante un

campo electromagneacutetico de baja frecuencia que genera campos eleacutectri-

cos y corrientes en el interior del cuerpo La palabra lsquoadecuadarsquo es im-

portante los tejidos responden de muy diversa forma a diferentes sentildea-

les eleacutectricas en dependencia tanto del tejido particular considerado

como de la sentildeal aplicada Por tanto es imposible conocer de ante-

mano sin llevar a cabo ensayos cliacutenicos detallados si tal estiacutemulo seraacute

realmente beneacutefico o por el contrario dantildeino para el paciente Muchos

promotores de estos procedimientos simplemente no toman en cuenta

esta realidad

Breve historia de la terapia electromagneacutetica Las terapias electromagneacuteticas surgieron casi conjuntamente con el

inicio de las primeras redes eleacutectricas comerciales La figura 73 mues-

tra una paciente durante una aplicacioacuten del Theronoid producido en

Estados Unidos a partir de 1928 Consistiacutea en un enrollado toroidal de

alambre conductor de unos 50 cm de diaacutemetro con una caja adosada y

dos controles uno de apagadoencendido y otro de altabaja para regu-

lar la intensidad Disentildeado para aplicaciones caseras el paciente lo

conectaba a la corriente de su vivienda para autoaplicarse tratamientos

diarios de 3 a 5 minutos de duracioacuten Este no fue el primer dispositivo

con estas caracteriacutesticas pues con anterioridad se habiacutean patentado

otros similares para ser usados tanto en personas como animales hasta

en caballos La figura 74 se muestra una patente donde la bobina se

colocaba alrededor de todo el caballo parado en sus 4 patas

162

Figura 73 El Theronoid (Tomado de

httpwwwamericanartifactscomsmmaindexhtm)

Figura 74 Equipos para tratamientos electromagneacuteti-

cos Principios del siglo XX (Tomado de httpwww

americanartifactscomsmmaindexhtm)

Como casi siempre ocurre con estas terapias maravillosas los auto-

res afirmaban que el Theronoid podiacutea curar casi cualquier dolencia

desde el estrentildeimiento hasta la paraacutelisis En 1933 la Comisioacuten Federal

de Comercio de Estados Unidos prohibioacute la publicidad del Theronoid

como dispositivo terapeacuteutico por no encontrar que proporcionara bene-

ficio alguno a las personas (accesible en httpwwwamericanartifacts

comsmmaindexhtm)

En el presente existe una gran cantidad de literatura sobre el tema

Por ejemplo una revisioacuten del antildeo 2008 publicado por RHW Funk y

colaboradores del Instituto de Anatomiacutea de Dresden incluye alrededor

de 400 artiacuteculos dedicados al estudio de los efectos bioloacutegicos de la

radiacioacuten sobre ceacutelulas y tejidos El resumen no incluye otros muchos y

muy variados artiacuteculos que reportan los efectos de la radiacioacuten al apli-

carse directamente a las personas (a pesar de que quienes los aplican no

saben con certeza si los tratamientos seraacuten dantildeinos en alguacuten sentido o

no)

En las personas la radiacioacuten de baja frecuencia se ha aplicado al es-

tudio de los efectos en el aparato muacutesculo-esqueleacutetico en traumatolo-

giacutea reumatologiacutea y en enfermedades del aparato vascular La terapia

maacutes estudiada es la que se aplica a las fracturas oacuteseas tanto en personas 163

como animales Si bien el mecanismo no estaacute totalmente esclarecido

diversos autores reportan que la radiacioacuten estimula los procesos asocia-

dos a la formacioacuten del hueso y a la asimilacioacuten de implantes Se em-

plean frecuencias entre 20 y 100 Hz con intensidades del campo aplica-

do muy pequentildeas entre 05 y 8 mT y duracioacuten de hasta 30 minutos El

tratamiento puede prolongarse por diacuteas o meses aunque hay investiga-

dores que alegan que la regeneracioacuten del hueso pudiera ocurrir de ma-

nera indeseable Otros consideran que los beneficios no justifican su

relativamente alto uso cliacutenico en algunos lugares

En 1985 Watkins y otros reportaron que la aplicacioacuten a equinos de

campos electromagneacuteticos en defectos creados previamente mediante

cirugiacutea en la superficie del tendoacuten digital flexor causoacute un incremento

en la concentracioacuten de vasos sanguiacuteneos Pero la maduracioacuten del tejido

de reparacioacuten y la transformacioacuten del tipo de colaacutegeno (componentes

esenciales del proceso de recuperacioacuten del tendoacuten) fueron en realidad

retrasadas por el tratamiento

Un artiacuteculo muy documentado de EYS Chao y N Inoue basado

en ensayos con animales y publicado en 2003 titulado ldquoEstimulacioacuten

biofiacutesica de la reparacioacuten de huesos fracturados regeneracioacuten y remo-

delacioacutenrdquo concluye que ldquohellipsin conocer con precisioacuten el mecanismo

celular asociado a la respuesta de los tejidos a estas intervenciones

resultariacutea difiacutecil e inefectivo implementar una terapia apropiada acorde

a la prescripcioacuten cliacutenica precisardquo Maacutes adelante sentildeala ldquose requiere un

esfuerzo en este sentido para lograr la suficiencia en la aplicacioacuten cliacuteni-

cardquo

Al final de la publicacioacuten en un intercambio con los aacuterbitros los

propios autores advierten ldquohelliputilizar esta tecnologiacutea de forma indis-

criminada (sin prescripcioacuten y supervisioacuten apropiada) puede causar efec-

tos secundarios indeseados e incluso dantildeinosrdquo Un meta-anaacutelisis esta-

diacutestico posterior publicado en 2008 por Mollon et al reporta que en

ese momento auacuten existiacutea mucha incertidumbre acerca de la efectividad

de la estimulacioacuten electromagneacutetica cuando se aplica a las fracturas

Pero la radiacioacuten electromagneacutetica de baja frecuencia no solo se

aplica en los huesos Adicionalmente ha sido evaluada por diferentes

investigadores para el tratamiento de tejidos blandos tambieacuten en la

cabeza para supuestamente calmar los dolores o la ansiedad y en otras

partes del cuerpo con diversos fines Se fabrican equipos comerciales

en los que se puede introducir el torso completo de una persona (Figura

75)

Figura 75 Terapia con campos electromagneacuteticos de muy baja

frecuencia

En ciertos casos algunas investigaciones proporcionan evidencia de

que esta terapia pudiera ser de valor como en el caso de lesiones croacuteni-

cas y la regeneracioacuten neuronal Sin embargo otros no han podido en-

contrar ninguacuten efecto en la curacioacuten de los tejidos y es bastante usual

encontrar reportes contradictorios Quienes critican estas teacutecnicas ale-

gan que muchos de los experimentos que aparecen en la literatura han

sido mal disentildeados o no ha habido comparacioacuten con grupos de control

para confirmar los resultados Otros apuntan que los campos eleacutectricos

inducidos a tan bajas frecuencias son mucho menores a los que por

naturaleza existen en las membranas bioloacutegicas por lo que resulta muy

cuestionable la efectividad del tratamiento

A partir de los estudios realizados en ceacutelulas se ha estimado que la

intensidad de un campo magneacutetico de frecuencia industrial (50-60 Hz)

debe ser superior a 05 mT para inducir corrientes eleacutectricas de una

magnitud similar a las que se presentan de forma natural en el cuerpo

humano

En general aunque usualmente se reconoce la eficacia de algunos de

estos tratamientos tambieacuten existe el sentimiento bastante generalizado

entre la comunidad cientiacutefica de que auacuten queda mucho por estudiar para

lograr optimizar paraacutemetros tales como las caracteriacutesticas de la sentildeal

aplicada -intensidad frecuencia forma de la onda- el tiempo de aplica-

cioacuten y la duracioacuten del tratamiento A la par se necesitan estudios deta-

llados que permitan descartar la aparicioacuten de dantildeos colaterales

Reportes negativos

La radiacioacuten a baja frecuencia y baja intensidad no parece tener efectos

perjudiciales inmediatos pero siacute a largo plazo Un reporte bastante 165

completo de la Universidad de Washington en 2004 firmado por H Lai

y NP Singh indica que ldquohellip ratas expuestas a campos sinusoidales de

60 Hz por dos horas a intensidades de 01-05 mT mostraron incre-

mento de la rotura de cadenas simples y dobles de ADN en las ceacutelulas

del cerebrordquo y un artiacuteculo review de 2014 realizado por el Bioinitiative

Working Group de la Universidad de Washington reporta afectaciones

geneacuteticas en ceacutelulas expuestas a radiaciones de muy baja frecuencia en

el 83 de los casos

Estos resultados debieran indicarle a los terapeutas magneacuteticos con-

temporaacuteneos no aplicar a los sujetos campos de baja frecuencia de for-

ma recurrente al menos hasta tener mayor informacioacuten sobre el tema

Por una parte no hay beneficios demostrados mediante ensayos cliacutenicos

rigurosos y por la otra existe la posibilidad concreta de efectos perju-

diciales a largo plazo Aplicar estas radiaciones en la regioacuten abdominal

podriacutea acarrear afectaciones en el ADN de oacutevulos y espermatozoides

Como son entidades unicelulares se incrementariacutea asiacute la probabilidad

de que el paciente llegue a procrear fetos viables pero con alguna ano-

maliacutea geneacutetica que no seraacute detectada hasta mucho despueacutes

Otros lsquotratamientosrsquo son estafas bien organizadas En febrero de

2007 en una accioacuten combinada con Meacutexico y Canadaacute la Comisioacuten

Federal de Comercio de EEUU (Federal Trade Commision FTC)

presentoacute una demanda contra la empresa canadiense lsquoZoetron therapyrsquo

alegando la inefectividad de su terapia electromagneacutetica contra el caacuten-

cer La misma se basaba en la aplicacioacuten de campos magneacuteticos pulsan-

tes para eliminar las ceacutelulas cancerosas La Zoetron cobraba de 15 000

a 20 000 USD a los pacientes norteamericanos que despueacutes debiacutean

trasladarse por su cuenta a Meacutexico Durante la accioacuten combinada las

autoridades mexicanas clausuraron la cliacutenica en Tijuana donde se efec-

tuaban los tratamientos Finalmente la Zoetron llegoacute a un acuerdo con

la FTC en el que la empresa se comprometiacutea a no intentar nuevamente

un lsquonegociorsquo anaacutelogo a cuenta de la suspensioacuten de una multa de 7 650

000 USD basada esencialmente en su imposibilidad de cubrirla

En septiembre de 2013 la Food and Drug Administration (FDA) de

ese mismo paiacutes envioacute una carta de advertencia de delito a la empresa

israelita Curatronic Ltd por comercializar en los EEUU equipos gene-

radores de radiacioacuten electromagneacutetica capaces seguacuten sus promotores

de lsquoreeducarrsquo los muacutesculos para prevenir infartos incrementar la

166

circulacioacuten y retardar o prevenir la atrofia (Documento accesible en

httpwwwfdagovicecienforcementactionswarningletters2013ucm

335343htm)

Estos ejemplos indican que como regla cualquier supuesto tratamiento

electromagneacutetico se debe verificar a partir de la literatura cientiacutefica y

no soacutelo por lo que promueven los sitios comerciales

No obstante no todos los tratamientos propuestos en la literatura

son espurios Los hay efectivos o al menos reconocidos como tales

pero muy contados Un ejemplo es el siguiente la FDA aproboacute en

enero de 2013 un tratamiento dirigido a adultos con desordenes depre-

sivos que no alcanzan una mejoriacutea significativa con tratamientos con-

vencionales anti-depresivos La terapia emplea radiaciones electromag-

neacuteticas de baja frecuencia (1-10 kHz) (Documento accesible en

httpwwwaccessdatafdagovcdrh_docspdf12k122288pdf)

Nanomagnetismo y medicina

A principios de este siglo comenzaron a aparecer con cierta frecuencia

en las revistas cientiacuteficas especializadas artiacuteculos que relacionan la

nanotecnologiacutea con el magnetismo y la medicina A partir de ese mo-

mento la cantidad de artiacuteculos se ha ido incrementando en forma soste-

nida Una revisioacuten publicada en 2009 por Pankhust lista maacutes de 110

artiacuteculos que se pueden agrupar en diversas vertientes seguacuten el tema

especiacutefico a que estaacuten dedicados Ademaacutes de las nanopartiacuteculas mag-

neacuteticas que se emplean para realzar el contraste de las imaacutegenes de

resonancia magneacutetica se destacan las siguientes aplicaciones del

nanomagnetismo

1 Separacioacuten magneacutetica de ceacutelulas u otras entidades bioloacutegicas

2 Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

3 Meacutetodos de radiofrecuencia para desintegrar tumores por hiper-

termia

Separacioacuten magneacutetica Esta teacutecnica emplea nanopartiacuteculas compatibles con la entidad bioloacutegi-

ca deseada para lsquomarcarlasrsquo con alguna sustancia magneacutetica Tras ser

marcadas se separan de las restantes mediante alguacuten dispositivo de se-

paracioacuten magneacutetica Tal dispositivo puede ser algo tan sencillo como

un tubo de ensayo al cual se aplica un imaacuten permanente para causar la

segregacioacuten de las partiacuteculas magneacuteticas fuera del fluido portador Una

vez segregadas es faacutecil eliminar el resto del liacutequido Desde luego exis-

ten meacutetodos mucho maacutes raacutepidos y sofisticados

Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

La desventaja principal de la mayoriacutea de las quimioterapias es que no

son especiacuteficas El faacutermaco se aplica por viacutea intravenosa y se dispersa

en todo el organismo atacando tanto al tumor como a las ceacutelulas sanas

causando efectos secundarios indeseables Si los faacutermacos pudieran

colocarse en el lugar especiacutefico donde se necesitan se podriacutean utilizar

con mayor efectividad y con menos peligro de dantildear las ceacutelulas sanas

Asiacute seriacutea posible reducir tanto los efectos secundarios como la cantidad

empleada de medicamento

El procedimiento magneacutetico propuesto desde finales de los antildeos 70

para tratar tumores cancerosos consiste en unir alguacuten producto toacutexico

para las ceacutelulas (citotoacutexico) con una nanopartiacutecula magneacutetica biocom-

patible La partiacutecula resultante se mezcla con un liacutequido portador ade-

cuado que puede ser agua o alguacuten solvente orgaacutenico para formar un

ferrofluido con las partiacuteculas complejas en suspensioacuten en el liacutequido

Usualmente se antildeade alguacuten estabilizador como el aacutecido oleico o el aacuteci-

do ciacutetrico para prevenir la aglomeracioacuten de las partiacuteculas

El tratamiento consiste en inyectar el fluido en el sistema circulato-

rio a la vez que se aplica un campo magneacutetico externo en la regioacuten del

cuerpo donde se desea concentrar el citotoacutexico La intensidad del cam-

po debe variar fuertemente con la distancia pues la fuerza magneacutetica

actuando sobre las partiacuteculas no es proporcional a la intensidad del

campo externo sino a su gradiente es decir a cuaacuten raacutepido variacutea esa

intensidad con la distancia Una vez que el complejo citotoacutexico-

nanopartiacutecula se concentra en el tumor el primero se libera mediante

cambios en la actividad enzimaacutetica en la acidez (pH) o en la temperatu-

ra

Existen muchos factores que influyen en el resultado final del pro-

cedimiento entre ellos el flujo sanguiacuteneo la concentracioacuten del ferro-

fluido el grosor de los tejidos la distancia hasta el origen del campo

168

magneacutetico la reversibilidad del enlace citotoacutexico-nanopartiacutecula y el

volumen del tumor

Desintegracioacuten de tumores por calentamiento local (hipertermia)

Los primeros intentos datan de 1957 cuando Gilchrist y colaboradores

impregnaron tejidos con partiacuteculas de maghemita (γ-Fe2O3) de tamantildeo

entre 20 y 100 nm para luego exponerlos a radiaciones electromagneacuteti-

cas de frecuencia 12 MHz El procedimiento actual no ha variado mu-

cho Las partiacuteculas se conducen hasta el tumor de manera similar al

meacutetodo descrito anteriormente y se aplica radiacioacuten electromagneacutetica

externa de frecuencia adecuada para lograr el calentamiento de las par-

tiacuteculas y el incremento de la temperatura del tumor Si la temperatura

se logra mantener frac12 hora o maacutes por encima del umbral terapeacuteutico de

los 42 ordmC el tumor seraacute destruido

En la praacutectica este meacutetodo ha estado muy restringido porque resul-

ta difiacutecil no dantildear los tejidos sanos adyacentes durante el calentamiento

No obstante en 2007 se reportaron los primeros estudios cliacutenicos en

humanos en el hospital La Chariteacute de Berliacuten realizados en un grupo de

14 pacientes con caacutencer en el cerebro Las nanopartiacuteculas se inyectaron

directamente en el tumor y la radiacioacuten aplicada fue de 100 kHz (J

Neuro-Oncol 2007 81 53-60) El proceso se controloacute de manera con-

tinua mediante imaacutegenes por resonancia magneacutetica En junio de 2010

la compantildeiacutea alemana Mag Force Nanotechnologies AG recibioacute la apro-

bacioacuten para comercializar su terapia Nano Caacutencer que combina el uso

de nanopartiacuteculas de oacutexido de hierro con la aplicacioacuten de radiacioacuten de

alta frecuencia en pacientes con glioblastoma multiforme (GBM) el

tumor cerebral maacutes comuacuten y maligno que se conoce Los fabricantes

afirman que su teacutecnica afecta solamente al tumor y que los tejidos sanos

adyacentes no se afectan (httpwwwmagforcedeenglishproducts

nano-cancer-therapyhtml)

iquestTratamiento magneacutetico contra el dolor Tanto los campos electromagneacuteticos como los magnetostaacuteticos son

propuestos actualmente por muchos comerciantes como uacutetiles para

aliviar el dolor En particular la idea de que sea posible reducir el dolor

con solo aplicar sobre la parte afectada un imaacuten permanente sin utilizar

aparatos complejos ni ingerir medicamentos resulta muy seductora De

ser cierta resultariacutea ideal tendriacuteamos un meacutetodo que praacutecticamente no

causa molestias no produce efectos colaterales y no cuesta dinero si se

exceptuacutea la inversioacuten inicial (un imaacuten se puede adquirir incluso de la

bocina de un equipo de radio desechado de un disco duro dantildeado o de

la puerta de un refrigerador inservible) Por si esto fuera poco el trata-

miento mediante un agente intangible e invisible como el campo mag-

neacutetico posee un aura de misterio que para muchas personas presenta un

atractivo adicional

Sin embargo no se tiene idea del posible mecanismo mediante el

cual el campo magneacutetico ya bien sea estaacutetico o variable en el tiempo

pudiera producir estos efectos Si verdaderamente el campo magneacutetico

estaacutetico fuera efectivo para aliviar el dolor no se podriacutea considerar que

el efecto esteacute asociado a una disminucioacuten de la conductividad eleacutectrica

de los nervios Hay caacutelculos que demuestran que para disminuir la con-

ductividad nerviosa en 10 se necesitan campos miles de veces maacutes

intensos que los que proporciona el imaacuten permanente maacutes potente

A veces se afirma que la aplicacioacuten de imanes es efectiva para ali-

viar siacutentomas como dolores musculares en el cuello y los hombros

aunque otros les atribuyen maacutes bien un efecto psicoloacutegico que de otro

tipo sobre el paciente En el caso que la aplicacioacuten va acompantildeada de

masajes no se han encontrado diferencias decisivas entre el empleo del

masaje y el campo magneacutetico aplicado o sin eacutel Otros estudios han dado

por resultado que la aplicacioacuten de collares o almohadillas magneacuteticas

no tiene efecto alguno sobre estos dolores Algo similar ocurre con las

supuestas aplicaciones en veterinaria No se encuentran estudios debi-

damente comprobados que demuestren que la terapia magnetostaacutetica

sea uacutetil en el tratamiento de dolencias animales Una revisioacuten de revis-

tas meacutedicas y veterinarias de 1998 con 65 referencias no logroacute encon-

trar ninguna evidencia definitiva a favor de los campos magneacuteticos

estaacuteticos (Ramey DW 1998)

En cuanto a los campos electromagneacuteticos algunos estudios realiza-

dos sobre el efecto de los campos de baja frecuencia y baja intensidad

para aliviar el dolor han proporcionado resultados aparentemente satis-

factorios (por ejemplo ver Annals of Surgery March 2012 - Volume

255 - Issue 3 - p 457ndash467) Otras referencias indican que esta terapia

pudiera resultar uacutetil para aliviar el dolor en el tratamiento de la osteoar-

tritis de la rodilla y la cervical en dolores persistentes en el cuello y en

170

el tratamiento de mujeres con dolores croacutenicos en la pelvis Sin embar-

go en otros casos como el de la artritis en el hombro no se han obser-

vado mejoriacuteas Los tratamientos en animales parecen ser menos efecti-

vos que en las personas aunque no nulos

Una posible explicacioacuten (no demostrada) para este comportamiento

seriacutea considerar que el tratamiento electromagneacutetico es capaz de afectar

la produccioacuten de sustancias quiacutemicas endoacutegenas ie generadas por el

organismo capaces de regular la transmisioacuten del dolor A mediados de

la deacutecada de 1970 se demostroacute que muchas fibras que inhiben la trans-

misioacuten del dolor en la meacutedula espinal liberan un neurotransmisor de-

nominado encefalina y que algunas aacutereas del cerebro que procesan los

mensajes de dolor producen otras sustancias quiacutemicas inhibidoras lla-

madas endorfinas

Las investigaciones que se llevan a cabo en la actualidad en otros

campos sobre los mecanismos del dolor involucran gran cantidad de

ensayos cliacutenicos y miles de pacientes Por ejemplo se ha sugerido

cierta relacioacuten entre la acupuntura y la liberacioacuten de endorfinas en el

organismo y algunos neurofisioacutelogos opinan que las agujas podriacutean

desencadenar la liberacioacuten de estas sustancias -lo que tampoco ha sido

demostrado- Un meta-anaacutelisis estadiacutestico que resume los resultados

de muchos ensayos cliacutenicos previos titulado ldquoAcupuncture Treatment

for Pain Systematic Review of Randomised Clinical Trials with Acu-

puncture Placebo Acupuncture and No Acupuncture Groupsrdquo publi-

cado en el British Medical Journal (BMJ 2009 338 a3115) arrojoacute las

siguientes conclusiones en una poblacioacuten total de 3 025 sujetos al com-

parar los resultados de la acupuntura contra un placebo ldquohellipse encontroacute

un pequentildeo efecto analgeacutesico que aparentemente posee poca relevancia

cliacutenica y no puede ser claramente separado de la predisposicioacuten de los

practicantesrdquo -el meacutetodo doble ciego no se aplicoacute en ninguacuten caso- ldquoNo

estaacute claro si las agujas en los puntos de acupuntura o en cualquier sitio

reducen el dolor de manera independiente del impacto psicoloacutegico del

ritual del tratamientordquo

No fue posible encontrar estudios similares al anterior empleando

campos electromagneacuteticos en vez de agujas Por otra parte como se

dijo antes muchos ensayos cliacutenicos no toman en cuenta la remisioacuten

espontaacutenea de los siacutentomas que tiene lugar en muchas dolencias tam-

poco consideran el efecto placebo Este uacuteltimo consiste en que no po-

cas personas alegan sentir mejoriacutea cuando se someten a alguacuten proce-

dimiento ineficaz o se les suministra alguna sustancia inerte -el place-

bo- bajo la falsa pretensioacuten de ser un medicamento que aliviaraacute su do-

lencia (ver capiacutetulo 8)

iquestSon dantildeinos los campos magneacuteticos

Fuentes natural y artificial Vivimos sumergidos en un mar de ondas electromagneacuteticas de baja

intensidad que barren un amplio espectro de frecuencias Ondas de la

frecuencia de la red comercial de radio televisioacuten y microondas

atraviesan nuestros cuerpos continuamente todos los diacuteas y cada

segundo de cada diacutea mientras comemos dormimos nos bantildeamos o

nos sentamos frente al televisor Estas ondas son generadas por las

redes o tendidos eleacutectricos los radares las redes de comunicacioacuten de

todo tipo y algunos equipos industriales o del hogar como los televi-

sores los hornos de microondas las cocinas de induccioacuten y los teleacute-

fonos celulares Pero hay una gran diferencia entre los efectos causa-

dos por la radiacioacuten de alta intensidad y la de baja intensidad A partir

de cierta intensidad la radiacioacuten puede llegar a ser muy dantildeina por

debajo de cierto valor resulta totalmente inocua De aquiacute que cuando

se habla de los efectos de la radiacioacuten electromagneacutetica resulta indis-

pensable establecer con suma precisioacuten los liacutemites de intensidad y el

intervalo de frecuencias de que se habla

La radiacioacuten proveniente de fuentes naturales es de muy baja in-

tensidad mucho menor que la generada por las fuentes creadas por el

hombre En la superficie terrestre en el intervalo de 1 MHz a 10

GHz su intensidad es menor de 000001 wattm2 La proveniente de

fuentes artificiales se puede originar tanto en la comunidad como en

las viviendas o los puestos de trabajo

En la comunidad

La mayor parte de esta radiacioacuten se origina en las antenas emisoras de

radio TV y otros equipos de telecomunicaciones Su valor es en

promedio inferior a la que proviene de los aparatos de radio o televi-

sioacuten en el hogar Seguacuten estudios realizados los niveles promedio de

radiacioacuten en las grandes ciudades se situacutea en torno a los 000005

wm2 y solo 1 de la poblacioacuten se halla expuesto a intensidades 172

superiores a 01 wm2 Obviamente en las locaciones ubicadas en las

inmediaciones de transmisores de gran potencia o sistemas de radar

se pueden registrar niveles maacutes elevados

En las viviendas

Aquiacute las fuentes de radiacioacuten incluyen los hornos de microondas las

cocinas de induccioacuten los teleacutefonos moacuteviles y celulares los dispositi-

vos de alarma antirrobo y los televisores Los hornos de microondas

que en principio podriacutean originar niveles de radiofrecuencias muy

elevados estaacuten sujetos a normas estrictas que limitan las fugas de

radiacioacuten No ocurre asiacute con las cocinas de induccioacuten para las que no

existen normas internacionales a pesar de son capaces de dispersar

niveles importantes de radiacioacuten en todas direcciones Con la excep-

cioacuten de las cocinas de induccioacuten el nivel baacutesico de radiacioacuten de los

aparatos electrodomeacutesticos es bajo en general de unas cuantas dece-

nas de microwatt por metro cuadrado (μwm2)

Puesto de trabajo

Existen procesos industriales que utilizan radiacioacuten electromagneacutetica

de gran intensidad como por ejemplo los calentadores dieleacutectricos

empleados para laminacioacuten de maderas y sellado de plaacutesticos los

calentadores por corrientes de induccioacuten los hornos de microondas

para uso industrial los equipos de diatermia para tratar el dolor y los

aparatos de electrocirugiacutea para cortar y soldar tejidos Siempre existe

la posibilidad de que el personal que trabaja con esos sistemas sufra

una exposicioacuten excesiva especialmente en las actividades relaciona-

das con el calentamiento o sellado industrial mediante radiofrecuen-

cias o con el manejo de unidades de diatermia La intensidad de la

radiacioacuten en las proximidades del equipo utilizado puede ser superior

a varias decenas de wattm2

Efecto bioloacutegico

A diferencia de la radiacioacuten UV que causa la fotodegradacioacuten de la

piel o los rayos X y gamma capaces de ionizar aacutetomos y moleacuteculas

las microondas no causan ionizacioacuten Es por eso que durante mucho

tiempo ha existido la creencia de que solo son perjudiciales en inten-

sidades muy elevadas produciendo quemaduras cataratas o esterili-

dad temporal Sin embargo con la proliferacioacuten de dispositivos que al

funcionar generan este tipo de radiacioacuten cada diacutea hay maacutes personas

preocupadas por estudiar de manera rigurosa las posibles consecuen-

cias de una exposicioacuten prolongada a baja intensidad

Se produce un efecto bioloacutegico cuando la exposicioacuten a la radia-

cioacuten origina alguacuten cambio fisioloacutegico perceptible o detectable en

animales o vegetales El efecto puede ser perjudicial para la salud o

no Seraacute perjudicial cuando sobrepase la capacidad normal de com-

pensacioacuten del organismo y deacute origen a alguacuten proceso patoloacutegico

Aunque ocurra alguacuten efecto bioloacutegico este puede ser inocuo e inclu-

so beneacutefico Asiacute como se comentoacute anteriormente la produccioacuten de

vitamina D por el organismo en respuesta a la radiacioacuten solar en la

piel es provechosa Tambieacuten lo es el incremento del riego sanguiacuteneo

cutaacuteneo en respuesta a un ligero calentamiento producido por la luz

solar directa que proporciona una sensacioacuten caacutelida en un diacutea friacuteo Sin

embargo otros efectos como las quemaduras solares o la fotodegra-

dacioacuten y el caacutencer de piel resultan perjudiciales

Investigacioacuten cliacutenica

Se han realizado un gran nuacutemero de estudios acerca de la exposicioacuten de

las personas a la radiacioacuten electromagneacutetica Tratan principalmente

sobre la incidencia en el caacutencer de nintildeos y adultos ya que en ocasiones

algunos investigadores han encontrado correlaciones que sugieren un

incremento del riesgo de contraer leucemia en trabajadores expuestos a

niveles altos Sin embargo no se ha encontrado esta correlacioacuten en

estudios posteriores aunque los trabajadores hayan sido expuestos a

muy altos niveles de radiacioacuten y existen dudas de si los resultados an-

teriores se debiacutean efectivamente a los campos electromagneacuteticos o a

alguacuten otro agente como por ejemplo a la presencia de agentes quiacutemi-

cos tambieacuten relacionados con el trabajo de los obreros

Tampoco se han encontrado evidencias decisivas en investigaciones

epidemioloacutegicas realizadas en sectores residenciales para detectar la

posible influencia de los campos electromagneacuteticos en la incidencia de

caacutencer en los nintildeos Estas investigaciones son muy complejas Deben

tomar en cuenta paraacutemetros como la distancia de la vivienda hasta las

liacuteneas de alta tensioacuten y la presencia de otros emisores en las cercaniacuteas

incluyendo los equipos electrodomeacutesticos

La consecuencia maacutes importante de la exposicioacuten a la radiacioacuten

con frecuencias superiores a 1 MHz y menores de 10 GHz es el ca-

lentamiento que causa en los tejidos al desplazar iones y moleacuteculas a

traveacutes del medio que los rodea Incluso a niveles muy bajos de inten-

sidad la energiacutea de las radiofrecuencias produce pequentildeas cantidades

de calor que son absorbidas por los procesos termorreguladores nor-

males del organismo sin que el individuo lo perciba Si la fuente de

radiacioacuten es intensa y amplia puede hacer que aumente la temperatu-

ra del cuerpo el flujo sanguiacuteneo y la sudoracioacuten

Resultados experimentales muestran que la exposicioacuten a la radia-

cioacuten de intensidad que no llega a producir calentamiento puede alterar

la actividad eleacutectrica del cerebro en gatos y conejos al modificar la

movilidad de los iones Este efecto se ha verificado en tejidos y ceacutelu-

las aisladas Otros estudios sugieren que la accioacuten de la radiacioacuten

cambia el ritmo de proliferacioacuten de las ceacutelulas altera la actividad de

ciertas enzimas o afecta al ADN celular Sin embargo esos efectos no

estaacuten totalmente demostrados ni sus consecuencias para la salud

humana se conocen lo suficiente como para restringir por ese motivo

los liacutemites permisibles de exposicioacuten por debajo de los ya existentes

Un artiacuteculo resumen de la literatura publicado por DA McNamee y

colaboradores sobre los efectos cardiovasculares de los campos elec-

tromagneacuteticos de baja frecuencia en el International Archives of Occu-

pational and Environmental Health en 2009 concluye lo siguiente ldquoLos

efectos de la exposicioacuten a los campos electromagneacuteticos de frecuencia

extremadamente baja sobre los paraacutemetros cardiovasculareshellip estaacuten

indeterminadosrdquo

Estudios epidemioloacutegicos han analizado los valores de la radiacioacuten

en los lugares de trabajo y su efecto sobre las variaciones en la frecuen-

cia cardiacuteaca para tratar de predecir ciertas patologiacuteas cardiovasculares

Otros estudios de laboratorio se han enfocado en indicadores macrocir-

culatorios como la frecuencia del pulso variabilidad y presioacuten sanguiacute-

nea Sin embargo los intentos de reproducir los resultados de estos

estudios no han sido exitosos el disentildeo de los experimentos la pequentildea

cantidad de sujetos y las variables confusas han obstaculizado el pro-

greso hasta el momento

179

Teleacutefono celular y caacutencer

En 2009 el Instituto del Caacutencer de la Universidad de Pittsburg emitioacute

un comunicado alertando sobre los teleacutefonos celulares y su posible

relacioacuten con el caacutencer del cerebro Entre las 10 medidas propuestas la

principal aconseja evitar al maacuteximo su uso por los nintildeos quienes se

consideran especialmente vulnerables por poseer un cerebro en desarro-

llo auacuten no formado totalmente

Firmado por un Comiteacute Internacional de Expertos el comunicado no

afirma que existan evidencias categoacutericas de que los celulares son peli-

grosos para nintildeos o adultos sino que hay indicios que sugieren la con-

veniencia de limitar su uso hasta que se alcancen conclusiones definiti-

vas al respecto Otras recomendaciones del Comiteacute son alejar el celular

mientras se duerme (dirigido principalmente a las gestantes) no usarlo

en autobuses u otros lugares donde numerosas personas puedan ser

expuestas a las radiaciones y no entablar conversaciones prolongadas

Las recomendaciones son igualmente vaacutelidas para cualquier teleacutefono

moacutevil o inalaacutembrico Autoridades de la India Francia e Inglaterra tam-

bieacuten hicieron suyas la advertencia relativa a los nintildeos emitiendo alertas

al respecto

El tema de los celulares y el caacutencer ha sido muy debatido desde sus

mismos inicios pues aunque el celular transmite a muy baja intensidad

la cercaniacutea de la antena emisora a la cabeza hace que el usuario absorba

cantidades significativas de radiacioacuten en una regioacuten muy sensible de su

cuerpo

Ya en mayo de 1993 David Reynard de La Florida establecioacute una

demanda contra la NEC Corporation argumentando que el tumor cere-

bral de su esposa fue causado por las radiaciones de su celular El caso

fue desestimado en los tribunales por falta de evidencias En otro litigio

en el 2000 el doctor Chris Newman neuroacutelogo de Baltimore demandoacute

a varias compantildeiacuteas de teleacutefonos convencido de que su haacutebito de usar el

celular durante 9 antildeos causoacute el caacutencer en su cerebro Seguacuten los meacutedicos

de Newman el tumor se localizoacute ldquoen la posicioacuten anatoacutemica exacta don-

de la radiacioacuten del teleacutefono incidiacutea sobre su craacuteneordquo La demanda fue

finalmente rechazada por una corte de apelaciones en 2003 tambieacuten

por falta de evidencias

De las investigaciones publicadas sobre el tema la maacutes completa

aparecioacute en 2006 en el Journal of the National Cancer Institute de

Estados Unidos Se analizaron 420 000 usuarios daneses sin encontrar

un incremento del riesgo de caacutencer Miles de ellos habiacutean utilizado el

celular por maacutes de 10 antildeos Un estudio similar publicado ese antildeo en la

Universidad de Utah referido en este caso a varios miles de pacientes

con tumores en el cerebro aportoacute iguales resultados Otro estudio fran-

ceacutes de 2007 llegoacute a la misma conclusioacuten aunque en este caso se sentildealoacute

la ldquoposibilidad de un incremento de riesgo entre los usuarios maacutes adic-

tosrdquo pendiente de verificar en investigaciones posteriores Y en cuanto

a si es cierto o no que los nintildeos absorben maacutes radiacioacuten en el cerebro

que los adultos en un amplio resumen publicado en 2005 solo aparecen

3 investigaciones reportando una mayor absorcioacuten en cabezas peque-

ntildeas mientras que en otras 10 no se encontraron diferencias entre adul-

tos y nintildeos

De hecho hasta el momento el uacutenico problema de salud que puede

asociarse al uso de estos teleacutefonos es el incremento de accidentes de

traacutensito causados por la distraccioacuten de los choferes que los usan y con-

ducen a la vez No obstante hay quienes no se arriesgan y se atienen a

aquello de lsquomaacutes vale precaverrsquo Devra Lee Davis directora del Centro

de Oncologiacutea Ambiental de la Universidad de Pittsburg una de las

promotoras del alerta sobre los celulares y los nintildeos ha expresado su

punto de vista al respecto ldquoEl problema consiste en si usted desea o no

jugar a la ruleta rusa con su cerebro No seacute si los celulares son peligro-

sos Pero tampoco seacute que sean totalmente segurosrdquo

Normas de seguridad

Existen normas internacionales para garantizar que los equipos emiso-

res de radiofrecuencias no dantildeen a las personas y que su uso no interfie-

ra con el de otros equipos

La Comisioacuten Internacional de Proteccioacuten contra las Radiaciones No

Ionizantes (International Comission on Non Ionizing Radiation Protec-

tion ICNIRP) organizacioacuten no gubernamental reconocida por la Orga-

nizacioacuten Mundial de la Salud ha establecido liacutemites admisibles para la

exposicioacuten a campos de radiofrecuencias Las directrices de la ICNIRP

se prepararon sobre la base del examen colegiado de todas las publica-

ciones cientiacuteficas incluidas las relativas a los efectos teacutermicos y no

teacutermicos Las normas se cimentan en la evaluacioacuten de los efectos bioloacute-

gicos que tienen consecuencias demostradas para la salud y estaacuten suje-

tas a cambios a medida que avanza la investigacioacuten y el conocimiento

sobre estos temas Los niveles de radiacioacuten observados normalmente en

el entorno habitual se encuentran actualmente muy por debajo de los

liacutemites admisibles de radiacioacuten de la ICNIRP

Los niveles seguros de exposicioacuten a la radiacioacuten electromagneacutetica

tambieacuten se encuentran reglamentados por normas nacionales en la ma-

yoriacutea de los paiacuteses La profundidad de penetracioacuten de la radiacioacuten en el

tejido depende de la frecuencia y es mayor para las frecuencias maacutes

bajas por lo que los niveles de exposicioacuten permisibles variacutean mucho

con la frecuencia Para 50 y 60 Hz las recomendaciones a exposiciones

de corta duracioacuten variacutean entre 10-30 kVm para los campos eleacutectricos y

1-5 mT para los magneacuteticos Para exposiciones de larga duracioacuten (24

horas) los valores liacutemites permisibles son mucho menores de 5-10

kVm y 01- 05 mT (Documento NTP 234 del Instituto de Seguridad e

Higiene del Trabajo Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales Espantildea

en httpwwwmtasesinshtindexhtm)

Si la persona es sometida a valores muy intensos de radiacioacuten se

pueden producir dolores de cabeza naacuteuseas atontamiento y even-

tualmente un colapso circulatorio y la peacuterdida de la termorregulacioacuten

del cuerpo llegando a ser fatal en casos extremos

La absorcioacuten de energiacutea se determina como un coeficiente de ab-

sorcioacuten especiacutefica en una masa tisular especiacutefica se mide en watt por

kilogramo (wkg) Para que se produzcan efectos perjudiciales se

requiere un coeficiente de absorcioacuten igual o mayor a 4 wkg Esos

niveles de energiacutea se pueden encontrar a la distancia de algunas dece-

nas de metros de antenas potentes de frecuencia modulada pero que

usualmente estaacuten situadas en zonas inaccesibles en el extremo de

altas torres No obstante las personas que trabajan en los sectores de

la radiodifusioacuten transporte y comunicaciones pueden estar expuestas

a campos de intensidad elevada cuando realizan su actividad muy

cerca de antenas transmisoras y sistemas de radar

Un importante subgrupo de esos trabajadores es el personal mili-

tar En la mayoriacutea de los paiacuteses el uso para fines civiles y militares de

los campos de radiofrecuencias estaacute sujeto a normativas muy estric-

tas

Si la radiacioacuten no estaacute distribuida uniformemente en todo el cuer-

po puede ocasionar elevaciones locales de la temperatura Algunas

zonas como por ejemplo el cerebro son maacutes sensibles que otras El 178

aumento local de la temperatura en los tejidos cerebrales puede dar

origen a respuestas bioloacutegicas inapropiadas el calentamiento excesi-

vo del globo ocular puede llegar a causar la opacidad del cristalino

Cuando la frecuencia se encuentra por encima de 10 GHz la absor-

cioacuten de la radiacioacuten solo tiene lugar en la superficie de la piel y en la

coacuternea Para que la exposicioacuten a frecuencias de maacutes de 10 GHz pro-

duzca efectos perjudiciales para la salud como cataratas oculares y

quemaduras cutaacuteneas se requieren densidades de potencia superiores

a 1 000 wm2 Estas potencias no se presentan en la vida diaria y solo

tienen lugar en las inmediaciones de radares potentes Las normas

internacionales de seguridad prohiacuteben la presencia humana en esas

zonas

La radiacioacuten electromagneacutetica pulsante interacciona con los teji-

dos de forma algo diferente a la radiacioacuten continua Puede originar

sensaciones auditivas probablemente a causa de la raacutepida expansioacuten

termoelaacutestica del cerebro y a la creacioacuten de una onda de sonido den-

tro de la cabeza

La radiacioacuten de frecuencia inferior a 1 MHz induce principalmen-

te cargas y corrientes eleacutectricas que pueden estimular las ceacutelulas en

diversos tejidos nerviosos o musculares

Las corrientes eleacutectricas se encuentran presentes en el organismo

como parte normal de las reacciones quiacutemicas propias de la vida Si

los campos de radiofrecuencias inducen corrientes que excedan signi-

ficativamente ese nivel de base en el organismo es posible que se

produzcan efectos perjudiciales para la salud Se han propuesto diver-

sos mecanismos para explicar los posibles efectos de la radiacioacuten en

los tejidos pero hasta el momento esas propuestas no resisten el es-

crutinio cientiacutefico

179

CAPIacuteTULO 8

PLACEBO Y PSEUDOCIENCIA

Efecto placebo

El placebo es cualquier sustancia inerte que se utiliza en algunos ensa-

yos cliacutenicos en vez del medicamento o terapia activa Un grupo de pa-

cientes recibe la terapia y otro (grupo de control) recibe el placebo Es

un hecho ampliamente conocido que una cantidad significante de pa-

cientes del grupo de control alegaraacute sentirse mejor (efecto placebo)

Fue descubierto por el anestesioacutelogo norteamericano Henry Knowles

Beecher en 1955 quien al realizar un estudio en 1000 pacientes encon-

troacute mejoriacutea en 35 de los que recibieron el placebo El efecto contra-

rio el nocebo mucho menos estudiado que el placebo consiste en que

aunque el faacutermaco o procedimiento aplicado sea inerte o carezca de

efectividad hay casos donde se presentan consecuencias dantildeinas o des-

agradables muy reales a nivel bioquiacutemico fisioloacutegico emocional y

cognitivo

Seguacuten el Dr Morton Tavel de la Escuela de Medicina de la Univer-

sidad de Indiana en Indianaacutepolis ldquoEl efecto placebo se define como

cualquier mejora de los siacutentomas o indicios tras una intervencioacuten fiacutesi-

camente inerte Sus efectos son especialmente intensos en el alivio de

siacutentomas subjetivos tales como el dolor la fatiga y la depresioacuten Pre-

sente en un intervalo variable en todos los encuentros terapeacuteuticos se

intensifica por el contacto manual y una comunicacioacuten verbal cercana

entre quien aplica los cuidados y quien los recibe Asiacute puede usarse en

beneficio de los pacientes pero tambieacuten proporciona una viacutea ancha para

ldquosanadoresrdquo inescrupulosos de todo tipo (hellip) Mucho menos estudiado

el ldquoefecto nocebordquo define respuestas negativas a las intervenciones con

placebos Este uacuteltimo efecto puede llegar a ser muy intenso y posi-

blemente sea la causa de muchos trastornos a los que se atribuye un

origen psiacutequicordquo (The American Journal of Medicine (2014) 127 484-

488 Versioacuten en espantildeol en wwwgeocitieswsrationalisetica-

placebobueno-malo-feobueno-malo-feopdf )

Para evitar los posibles efectos de la sugestioacuten tanto del paciente

como de la persona que evaluacutea los resultados en la actualidad los ensa-

yos cliacutenicos rigurosos se realizan de forma aleatoria a la ciega o doble

ciegos La idea baacutesica es que los tratamientos son asignados al azar a

los sujetos de investigacioacuten con el fin de que los diferentes grupos sean

equivalentes desde el punto de vista estadiacutestico En un ensayo a la cie-

ga los pacientes no saben si han recibido el faacutermaco activo o el placebo

en un estudio doble ciego quienes aplican el tratamiento tampoco lo

saben En algunos casos se considera incluso el estudio triple ciego

donde ademaacutes el investigador o el estadiacutestico que analiza los datos no

sabe a cuaacutel grupo pertenece cada paciente

Resultados experimentales recientes sugieren que muchas terapias

que alegan ldquosanarrdquo o curar alguna dolencia aunque carecen de eviden-

cia cientiacutefica lo que hacen en realidad es activar en el cerebro procesos

quiacutemicos capaces de tranquilizar al paciente y sedar el dolor

De esa manera la supuesta lsquoterapiarsquo proporciona un alivio pasajero

al sujeto o quizaacutes una breve sensacioacuten de bienestar similar a la que

producen algunos faacutermacos El mecanismo no funciona de la misma

forma en todas las personas y desde luego esas terapias podraacuten aliviar

el dolor pero seraacuten incapaces de curar realmente la enfermedad Esto

uacuteltimo representa un grave riesgo para la salud del paciente cuando la

dolencia es progresiva y no es identificada a tiempo a causa de la iluso-

ria terapia

En 2005 la revista cientiacutefica The Journal of Neuroscience (vol 25

No 34) reportoacute un estudio realizado aplicando teacutecnicas de la reciente

tomografiacutea de emisioacuten de positrones (TEP) y de formacioacuten de imaacutegenes

por resonancia magneacutetica (IRM) de forma conjunta (figura 81) Se

analizoacute el cerebro de 14 hombres joacutevenes sanos a los que se les inyectoacute

en la mandiacutebula una disolucioacuten salina concentrada muy dolorosa Las

edades oscilaban entre 20 y 30 antildeos para descartar el posible efecto de

dolores croacutenicos trastornos del estado de aacutenimo o variaciones hormo-

nales que tambieacuten pueden afectar el sistema de endorfinas Estas sus-

tancias son generadas por el propio organismo en respuesta a determi-

nados estiacutemulos externos Son capaces de unirse a los denominados

receptores μ-opiaacuteceos en el cerebro ceacutelulas nerviosas especializadas en

transformar sentildeales fisicoquiacutemicas a impulsos eleacutectricos para anular la

transmisioacuten de las sentildeales de dolor La heroiacutena morfina metadona y

otros narcoacuteticos calman el dolor actuando de manera similar

Figura 81 Imaacutegenes combinadas de Resonancia Magneacutetica IRM +

Tomografiacutea de emisioacuten de positrones TEP En el idioma original DA-

Cing dorsal anterior cingulate RACing rostral anterior cingulate

MPFC medial prefrontal cortex DLPFC dorso lateral prefrontal cor-

tex Nacc nucleus accumbens Tha medial thalamus Amy right amig-

dala Ins insular cortex En el recuadro superior a la derecha se muestra

un mapa de la distribucioacuten de receptores μ-opiodes en el cerebro The

Journal of Neuroscience August 24 2005 25(34)7754 ndash7762

Durante el proceso los cerebros de los voluntarios fueron escaneados

usando la TEP que permite detectar la actividad de los μ-opioides en-

doacutegenos en el cerebro Esta teacutecnica utiliza pequentildeas dosis de carfenta-

nil un producto unido a un isoacutetopo de carbono radiactivo de corto pe-

riacuteodo de desintegracioacuten que al desintegrarse libera partiacuteculas subatoacutemi-

cas conocidas como positrones y rayos gamma Estos uacuteltimos se detec-

tan con un escaacutener y se registran digitalmente El carfentanil compite

con los μ-opioides para ocupar un lugar en los receptores de las ceacutelulas

nerviosas Mientras maacutes deacutebil sea la actividad del carfentanil y la co-

rrespondiente sentildeal positroacutenica en una regioacuten del cerebro mayor seraacute la

actividad de los μ-opiaacuteceos y viceversa lo que permite obtener la ima-

gen de lo que sucede en el cerebro

Una vez inyectada la disolucioacuten salina a los voluntarios se les su-

ministroacute cada 4 minutos una inyeccioacuten intravenosa de un supuesto cal-

mante -en realidad un placebo inerte- dicieacutendoles que podriacutea aliviarles

el dolor y se les pidioacute que cada 15 segundos calificaran la intensidad de

sus sensaciones dolorosas en una escala de 0 a 100 A continuacioacuten se

incrementoacute lentamente la concentracioacuten inyectada en la mandiacutebula con

el fin de mantener a los participantes con un mismo iacutendice de dolor

mientras el escaneo proseguiacutea

Todos los sujetos mostraron un aumento de la activacioacuten de su sis-

tema de endorfinas despueacutes de que se les administroacute el placebo La

cantidad de disolucioacuten salina adicional que se necesitoacute para mantener la

misma sensacioacuten de dolor fue en aumento indicando claramente una

reduccioacuten en la sensibilidad al dolor de la que el sujeto no teniacutea cono-

cimiento

Las imaacutegenes obtenidas por IMR del cerebro de los voluntarios se

compararon con sus sensaciones de dolor y con las imaacutegenes TEP lo-

graacutendose determinar con precisioacuten cuaacuteles fueron las regiones del cere-

bro que se activaron durante el experimento y en queacute momento lo hi-

cieron La figura 81 se compuso utilizando ambas teacutecnicas de escaneo

(IRM y TEP) la parte superior muestra la accioacuten de los μ-opioides

cuando los voluntarios experimentaban dolor mientras que en la infe-

rior aparece lo que ocurrioacute cuando pensaban que estaban recibiendo el

calmante (en realidad el placebo inerte) La actividad cerebral reflejoacute

perfectamente los cambios en la intensidad del dolor que los participan-

tes dijeron sentir

Estudios previos ya habiacutean demostrado que el cerebro reacciona li-

berando endorfinas cuando las personas reciben alguacuten tratamiento si-

mulado contra el dolor El fenoacutemeno (efecto placebo) es bien conocido

desde los antildeos 50 y es forzoso tomarlo en cuenta al realizar ensayos

183

cliacutenicos con nuevas terapias o medicamentos Sin embargo el estudio

realizado en Michigan es el primero en asociar el efecto placebo a un

mecanismo quiacutemico especiacutefico en el cerebro Y proporciona una posi-

ble explicacioacuten soacutelidamente argumentada a la pregunta de por queacute

tantas personas alegan recibir alivio de terapias y remedios que no apor-

tan alguacuten beneficio fiacutesico real ldquoHemos podido comprobar que el siste-

ma de endorfinas de los sujetos analizados se activoacute en las esferas del

cerebro relacionadas con el dolor y que ocurrioacute un aumento de la acti-

vidad cuando se les dijo que estaban recibiendo un supuesto calmante

Cuando eso ocurrioacute ellos dijeron sentir menos dolor La relacioacuten mente-

cuerpo es muy clarardquo (Zubieta et al 2005)

No todos mostraron similar sensibilidad al placebo Nueve de los

participantes fueron clasificados como de alta respuesta al placebo ya

que habiacutea maacutes de 20 de diferencia entre los resultados con y sin pla-

cebo en otras palabras el efecto placebo era fuerte Los otros cinco

fueron clasificados como de baja respuesta

Obviamente se necesitaraacuten muchos maacutes experimentos con diversas

condiciones y sujetos para tener una visioacuten completa del fenoacutemeno

Pero estos resultados indican de forma incontrovertible que la sugestioacuten

juega un papel primordial en las pseudoterapias que carecen de una

soacutelida base experimental El solo hecho de que el sujeto crea que se estaacute

aplicando una cura efectiva es suficiente para activar el mecanismo de

los μ-opioides y hacer que este se sienta mejor El experimento tambieacuten

explica por queacute estos procedimientos no funcionan de la misma manera

en todas las personas

Maacutes recientemente en octubre de 2009 la revista Science publicoacute

un reporte del departamento de Neurociencias de la Universidad Meacutedi-

ca de Hamburgo en el que describiacutea los resultados de un estudio me-

diante resonancia magneacutetica funcional de alta resolucioacuten (Figura 82)

Su objetivo era comprobar la hipoacutetesis de que las respuestas asociadas a

las estimulaciones dolorosas que afectan los niveles de oxiacutegeno en la

sangre de la meacutedula cervical humana se reducen con la aplicacioacuten de un

placebo Como resultado se encontroacute que el nivel de oxiacutegeno en la

sangre en el grupo de ensayo se redujo significativamente en compara-

cioacuten con el grupo de control Los autores consideran que este resultado

abre nuevas viacuteas para confirmar la efectividad de diferentes tratamien-

tos en diversos tipos de dolor incluyendo el croacutenico

184

Figura 82 Estudio del efecto placebo en imaacutegenes de

RMN de la espina dorsal (Science vol 326 p404 2009)

La cienciahellip y lo que no lo es

Los resultados cientiacuteficos no siempre son ciento por ciento co-

rrectos La ciencia avanza por aproximaciones a la realidad y la

gran mayoriacutea de las veces los resultados de cualquier investiga-

cioacuten son perfectibles En ocasiones ocurre que alguacuten experimen-

to realizado aparentemente con todas las exigencias del caso

proporciona resultados que no pueden ser reproducidos por otros

La mayoriacutea de las veces es porque se obvioacute algo que no se podiacutea

obviar Y en unos pocos casos se comete fraude a sabiendas No

son muchos pero los hay de todo hay en la vintildea del Sentildeor como

dice el dicho En cualquier caso el falso resultado se desecha y

el avance hacia nuevos conocimientos continuacutea sin mayores con-

tratiempos

En esta seccioacuten se analizan brevemente otros lsquoestudiosrsquo que

en realidad no corresponden a resultados cientiacuteficos No son

aproximaciones a la realidad pues se reducen a exponer afirma-

ciones ilusorias sin evidencias experimentales que las corrobo-

ren No es tarea de la ciencia demostrar que tales aseveraciones

son erroacuteneas La responsabilidad de mostrar evidencias corres-

ponde a quien propone lo novedoso no al resto del mundo como

a veces algunos ponentes piensan acerca de sus proposiciones

En la ciencia cada afirmacioacuten debe estar sustentada por la

evidencia experimental rigurosa las afirmaciones no basadas en

evidencias no pueden catalogarse como ciencia Cuando contra

viento y marea algunos tratan de dar explicacioacuten a proposiciones

no demostradas no es raro que a falta de explicacioacuten cientiacutefica

deriven hacia la preacutedica de alguacuten tipo de magia miacutestica a veces

disimulada a veces patente tratando de presentarla como cien-

cia Para ello mezclan palabras de la jerga cientiacutefica al azar sin

venir al caso inventadas a veces y sin un sentido concreto que

refleje la realidad de lo que se desea describir

Aseveraciones de este tipo son por ejemplo que las piraacutemi-

des concentran los campos magneacuteticos (aparecioacute en un perioacutedico

nacional en la paacutegina de informacioacuten meacutedica) que la cercaniacutea a

las redes eleacutectricas comerciales produce dolores de cabeza y que

si usted le coloca una antena a una piraacutemide y se mete dentro

recibiraacute una energiacutea beneficiosa del cosmos (ambas aseveracio-

nes publicadas nada menos que en revistas meacutedicas que preferi-

mos no citar)

Hay pseudociencias que se lsquomodernizanrsquo

Hoy diacutea en pleno siglo XXI es posible encontrar personas que sin ser

meacutedicos alegan haber descubierto lsquosistemas curativosrsquo y creado ins-

trumentos y softwares que permiten diagnosticar automaacuteticamente mu-

chas enfermedades pues las afirmaciones ilusorias usualmente se van

adaptando al avance de la ciencia aunque sin perder su caraacutecter fanta-

sioso

Tambieacuten se imparten cursos internacionales de unos pocos diacuteas de

duracioacuten en los que alguacuten lsquoinspiradorsquo garantiza que sin ser tener otros

conocimientos de medicina usted puede aprender a diagnosticar mu-

chas enfermedades utilizando esos instrumentos (iquestPara queacute entonces

hace falta un meacutedico o estudiar medicina varios antildeos) Estas asevera-

ciones constituyen una abierta incitacioacuten al intrusismo y a perjudicar a

los incautos mediante falsos diagnoacutesticos

A veces tanto los sistemas curativos como los instrumentos promo-

vidos no son maacutes que plagios de meacutetodos ya descalificados con anterio-

ridad Un ejemplo muy ilustrativo es el sistema de electrodiagnoacutestico de

Reinhold Voll un meacutedico alemaacuten que se dedicaba a la acupuntura en la

deacutecada de los 50 del siglo pasado En 1958 Voll combinoacute arbitraria-

mente la acupuntura con mediciones de la conductividad eleacutectrica en la

piel y supuestos lsquocanales energeacuteticosrsquo inexistentes para crear su primer

instrumento de diagnoacutestico el Dermatroacuten que se muestra en la figura

83(A) El instrumento incluiacutea una punta de prueba que se aplicaba en la

piel e indicadores de aguja -la tecnologiacutea accesible en la eacutepoca- para

medir corrientes y voltajes asociando ilusoriamente los resultados de

las mediciones en los puntos de acupuntura a diversas enfermedades

186

En la actualidad estaacute perfectamente claro que independientemente

de que no hay justificacioacuten para esos procedimientos el resultado de las

mediciones de Voll depende de factores totalmente ajenos a sus postu-

lados como por ejemplo la fuerza con que se aplica la punta de prueba

o el grado de humedad de la piel en el momento de la medicioacuten

Con posterioridad aparecieron muchos imitadores y equipos de todo

tipo En la figura 83 (B) se muestra uno de estos equipos adaptado a

las teacutecnicas modernas de medicioacuten Los antiguos indicadores de aguja

han sido sustituidos por una computadora y un software que supuesta-

mente diagnostica la enfermedad de forma automaacutetica A pesar de la

nueva indumentaria la falta de fundamento cientiacutefico es exactamente la

misma de hace casi 60 antildeos

Figura 83 Equipo de electrodiagnoacutestico de Voll (a) Mo-

delo original b) Modelo actualizado por alguno de sus

imitadores La ausencia de fundamento cientiacutefico es la

misma en ambos casos

Hace mucho que el meacutetodo de Voll fue declarado fraudulento en Es-

tados Unidos En un artiacuteculo que se puede consultar en

wwwquackwatchcom01QuackeryRelatedTopicselectrohtml

Stephen Barret (2012) expresa ldquoLos dispositivos descritos (hellip) se

usan para diagnosticar problemas de salud inexistentes seleccionar

tratamientos inapropiados y defraudar a las compantildeiacuteas de seguros Los

practicantes que los usan son o ilusorios o deshonestos o ambas cosas

Estos dispositivos debieran ser confiscados y los practicantes que los

usan llevados a juicio Si usted se encuentra con uno de estos dispositi-

vos por favor repoacutertelo al fiscal general del estado a cualquier buroacute de

licencias a la FDA la FTC el FBI el lsquoBetter Bussines Bureaursquo o cual-

quier compantildeiacutea de seguros a la cual el practicante enviacutee los reclamos

que involucran el uso de este dispositivordquo

Las afirmaciones que pretenden ser cientiacuteficas pero que no lo son

realmente ya que no se derivan de experimentos o ensayos cliacutenicos

rigurosos y no han sido sometidas a la criacutetica internacional se califican

en lo general como pseudociencia

En toda pseudociencia es usual encontrar una sutil apropiacioacuten de

teacuterminos cientiacuteficos conocidos que designan de forma tergiversada

supuestos objetos o fenoacutemenos cuya existencia ni siquiera estaacute compro-

bada De esa manera se trata de dar apariencia cientiacutefica a lo que no lo

es presentando las creencias como si fueran evidencias Algunos pien-

san que este comportamiento engantildeoso no siempre se hace a propoacutesito o

conscientemente sino por desconocimiento acerca de la ciencia y su

metodologiacutea Sin embargo resulta muy dudoso tal derroche de ingenui-

dad cuando la mayoriacutea de las veces la praacutectica de esta lsquoterapiarsquo estaacute

asociada a un obvio aacutenimo de lucro Otras veces aunque no hay benefi-

cios econoacutemicos inmediatos el objetivo principal es intentar ganar pres-

tigio y reconocimiento social a como deacute lugar y con muy poco esfuerzo

Resulta praacutecticamente imposible encontrar a un pseudocientiacutefico ba-

sando sus afirmaciones en una revisioacuten bibliograacutefica de artiacuteculos cientiacute-

ficos publicados en revistas arbitradas Y si hay referencias son de cliacute-

nicas privadas de dudosa reputacioacuten o de sitios maacutegicos y esoteacutericos en

la WEB no respaldados por institucioacuten alguna

Cuando esas nociones erroacuteneas se popularizan en determinados

ciacuterculos se crea una especie de subcultura marginal pseudocientiacutefica

que pretende ser ciencia sin aplicar sus meacutetodos Dentro de estos ciacutercu-

los se llevan a cabo lsquocongresos cientiacuteficosrsquo que de ciencia nada tienen

se organizan cursos de postgrado e incluso se otorgan tiacutetulos Se crea asiacute

una especie de comedia de absurdos que lo seriacutea realmente si todo el

asunto no concluyera en perjuicio de los pacientes

En la Internet suelen aparecer reportes de personas que alegan haber

recibido dantildeos por sustituir la medicina convencional por alguna terapia

alternativa no demostrada Y dado el caraacutecter marginal de estos proce-

dimientos es posible inferir razonablemente que la mayoriacutea de estos

dantildeos queden sin registrar pues las estadiacutesticas pseudocientiacuteficas sim-

plemente no existen

iquestQueacute es la pseudociencia

En el Oxford American Dictionary aparece una definicioacuten breve y pre-

cisa Pseudociencia es cualquier conjunto de conocimientos meacutetodos

creencias o praacutecticas que alegando ser cientiacuteficas en realidad no se

rigen por el meacutetodo cientiacutefico La figura 84 muestra el esquema baacutesico

del meacutetodo cientiacutefico en las ciencias naturales y otras afines Cuando se

tiene nocioacuten de un determinado fenoacutemeno (observacioacuten) usualmente se

establece una suposicioacuten razonada acerca de por queacute ocurre y cuaacuteles son

sus causas (hipoacutetesis) Es necesario entonces repetir el fenoacutemeno (o

parte de eacutel) controladamente (experimentacioacuten) con el fin de evitar la

interferencia de agentes ajenos que afecten lo que se desea estudiar y

asiacute poder obtener valores numeacutericos confiables y reproducibles

Figura 84 Esquema del meacutetodo cientiacutefico

El vocablo controladamente tiene importancia primordial Es nece-

sario controlar todos los factores que pueden afectar el resultado para

llegar a conocer si lo que se supuso inicialmente es cierto o no ya que

alguacuten otro factor no tomado en cuenta podriacutea ser el responsable del

resultado observado (Y no se obtendriacutea un resultado confiable del ex-

perimento en cuestioacuten) Por otra parte si los resultados de un experi-

mento no son reproducibles en otros laboratorios por otros operadores

y utilizando otro instrumental no se podraacute afirmar absolutamente nada

de los resultados obtenidos Significa que el resultado particular obteni-

do fue si no erroacuteneo cuando maacutes casual Es un indicio de que el expe-

rimento no fue controlado lo suficiente y hubo factores ajenos no iden-

tificados que afectaron el resultado

Una vez que se tiene el resultado de un experimento -que puede

confirmar o negar la hipoacutetesis- es necesario buscar alguna explicacioacuten

189

racional apoyada en los conocimientos previos que se poseen (teoriacutea)

Y cuando se posee una teoriacutea a partir de esta siempre es posible tratar

de predecir lo que ocurriraacute en alguna otra situacioacuten parecida e idear

alguacuten otro experimento que serviraacute de comprobacioacuten al anterior y tam-

bieacuten a la teoriacutea -de ahiacute la flecha curva en el esquema de la figura 84-

De esta manera se establece una interaccioacuten continua entre teoriacutea y

experimento que constituye sin lugar a dudas el nuacutecleo esencial y fuer-

za motriz del meacutetodo cientiacutefico

Asociada a esta interaccioacuten hay todo un proceso de divulgacioacuten in-

ternacional de resultados a traveacutes de publicaciones en revistas cientiacutefi-

cas arbitradas criacuteticas errores y rectificaciones Y puede ocurrir que

teoriacuteas muy bien establecidas deban ser reformadas al detectarse alguacuten

nuevo fenoacutemeno que la teoriacutea existente no es capaz de explicar satisfac-

toriamente

Cuando la teoriacutea se hace suficientemente amplia y soacutelida cuando es

capaz de dar explicacioacuten a gran cantidad de fenoacutemenos y relaciones de

causa-efecto y tambieacuten de rebatir racionalmente cualquier criacutetica se

llega a la ley Las leyes tampoco son eternas Muchas veces se hace

necesario generalizarlas para lograr explicar fenoacutemenos no detectados

hasta el momento Hay muchiacutesimas leyes fiacutesicas quiacutemicas bioloacutegicas y

tambieacuten econoacutemicas y de otras ciencias todas provienen del proceso

que se acaba de describir

En realidad la afirmacioacuten anterior no se ajusta estrictamente a la

verdad pues en algunas ciencias es materialmente imposible llevar a

cabo experimentos controlados en relacioacuten con un fenoacutemeno determi-

nado Asiacute ocurre por ejemplo en la arqueologiacutea la geologiacutea la astro-

nomiacutea y en las ciencias sociales cuyos meacutetodos de anaacutelisis e investiga-

cioacuten no se ajustan exactamente al esquema de la figura 84 No obstante

en esos casos la observacioacuten precisa y reproducible sustituye al expe-

rimento y las teoriacuteas solo se consideran vaacutelidas cuando

a) Son capaces de asociar racionalmente muchos hechos en aparien-

cia independientes y b) Logran predecir la existencia de relaciones y

fenoacutemenos no detectados hasta el momento

En el campo de la medicina el meacutetodo cientiacutefico y los experimentos

van de la mano de los ensayos cliacutenicos La Organizacioacuten Panamericana

de la Salud oficina regional de la Organizacioacuten Mundial de la Salud

publicoacute en 2010 la versioacuten en espantildeol del libro divulgativo de libre ac-

ceso en la WEB lsquoCoacutemo se prueban los tratamientosrsquo dirigido tanto a

pacientes como al personal de salud Escrito en lenguaje popular

describe en forma amena una serie de conceptos baacutesicos referentes a los

ensayos cliacutenicos junto a los requerimientos miacutenimos que se deben cum-

plir para realizar cualquier investigacioacuten en el campo de la medicina

mostrando numerosos ejemplos reales para ilustrar sus aseveraciones

En algunos paiacuteses de Latinoameacuterica se ha comenzado a considerar

con mayor detenimiento la promocioacuten de la cultura cientiacutefica entre la

poblacioacuten En 2012 las sociedades cubanas de Matemaacutetica y Compu-

tacioacuten Fiacutesica y Quiacutemica a las que despueacutes se sumaron la de Bioinge-

nieriacutea y la de Oncologiacutea Radioterapia y Medicina Nuclear emitieron

una declaracioacuten enfatizando la necesidad de promover el meacutetodo cientiacute-

fico En una de sus partes aparece

ldquoLas sociedades cientiacuteficas firmantes sostenemos que aunque toda

persona puede utilizar los medios que estime convenientes para mejo-

rar su salud y bienestar las instituciones oficiales soacutelo deberiacutean patro-

cinar financiar invertir recursos del estado o respaldar de cualquier

forma la reproduccioacuten a escala social de conocimientos conductas y

haacutebitos si y soacutelo si se hace evidente que estaacuten basados en el meacutetodo

cientiacuteficordquo

La declaracioacuten se encuentra accesible en wwwscquhcu~scq decla-

racion_metodo_cientificopdf Tambieacuten en httpscielosld

cuscielophpscript=sci_arttextamppid=S0864-4662013000100010

iquestCoacutemo funciona la pseudociencia

La pseudociencia se las arregla para evadir la parte esencial del meacutetodo

cientiacutefico pasando directamente de la hipoacutetesis a alguacuten punto medio

entre la teoriacutea y la ley obviando el experimento Las suposiciones de

alguacuten lsquoinspiradorsquo o lsquoiluminadorsquo y sus seguidores se convierten asiacute en

lsquoleyesrsquo sin pasar por el fino tamiz de la criacutetica internacional y la inter-

accioacuten teoriacutea-experimento Pero estas suposiciones al hacer abundante

uso de la terminologiacutea cientiacutefica en sus descripciones pueden engantildear

faacutecilmente a cualquiera no familiarizado con el quehacer cientiacutefico (fi-

gura 85)

En el terreno de la pseudociencia la experimentacioacuten casi siempre se

omite a lo maacutes tiene caraacutecter anecdoacutetico y se toma alguna hipoacutetesis

como una verdad absoluta que no admite dudas ni impugnaciones Mu-

chas veces el lsquoiluminadorsquo de turno es alguien que no posee entrena-

miento en la ciencia y ni siquiera conoce la existencia del meacutetodo cien-

tiacutefico Y es frecuente que tome las criacuteticas a lsquosursquo meacutetodo -cualquiera

que este sea- como un ataque personal Quienes los critican se convier-

ten asiacute en lsquoagentes de las transnacionalesrsquo que quieren impedir la difu-

sioacuten de lsquoun procedimiento efectivo y de bajo costo que sirva para ayu-

dar a las multitudes de necesitados en el tercer mundorsquo

Figura 85 Esquema de la deformacioacuten pseudocientiacutefica

Cuando la pseudociencia pertenece al campo de la medicina muchas

veces el predicador de la terapia ni siquiera es meacutedico -lo que no parece

amilanar a sus entusiastas seguidores- El autor ha tenido la oportunidad

de conocer o leer escritos de geoacutegrafos fiacutesicos quiacutemicos ingenieros

profesores de secundaria periodistas veterinarios enfermeros psicoacutelo-

gos y filoacutesofos que pretenden ser especialistas con capacidad de diag-

nosticar o ser catedraacuteticos de temas meacutedicos sin poseer el correspon-

diente tiacutetulo universitario que los faculte para ello

Otras veces se llevan a cabo unos pocos experimentos mal disentildeados

y se propone una teoriacutea desligada del experimento Y cuando hay resul-

tados experimentales aparentemente favorables no son reproducibles

Una caracteriacutestica adicional es que quienes favorecen las terapias no

demostradas en muy raras ocasiones mencionan el efecto placebo para

ellos simplemente no existe

Como el motor de avance de la ciencia es precisamente la prueba y

el error la criacutetica y la interaccioacuten teoriacutea-experimento la pseudociencia

no tiene forma de avanzar Sus leyes y teoriacuteas estaacuten siempre dadas de

una vez y para siempre La tabla 81 resume algunas caracteriacutesticas que

pueden ayudar al lector a distinguir la pseudociencia de una verdadera

proposicioacuten cientiacutefica

TABLA 81

Comparacioacuten entre ciencia y pseudociencia

Ciencia Pseudociencia

1

Incluye resultados favorables y desfavorables Analiza argumen-tos a favor y en contra Es esceacutepti-ca Duda continuamente de sus propios logros

Solo toma en cuenta los resultados favorables Cierra los ojos a la evidencia contraria Es creacutedula No duda

2 La criacutetica es su forma normal de progresar

Cuando se la criacutetica usualmente sus promotores lo asumen como un ataque personal

3 La mayoriacutea de las referencias provienen de revistas internacio-nales arbitradas bien reconocidas

No hay referencias o provienen de libros congresos o incluso de revistas usualmente del mismo ciacuterculo pseudocientiacutefico

4 Utiliza conceptos y magnitudes bien definidas para describir y analizar los fenoacutemenos

Usa sus propios vagos conceptos mezclaacutendolos con conceptos de la ciencia

5 Siempre hay resultados experi-mentales reproducibilidad y esta-diacutesticas

Se satisface con ejemplos anecdoacute-ticos aislados Si hay experimen-tos estaacuten mal disentildeados

6

Trata de encontrar mecanismos que expliquen los hechos basaacuten-dose en los experimentos y el conocimiento cientiacutefico anterior

No propone mecanismos Cuando lo hace no se basa en el conoci-miento cientiacutefico previo sino que los inventa de la nada

7 No depende para nada de la opi-nioacuten de ldquopersonalidadesrdquo

Busca la aprobacioacuten de ldquopersona-lidadesrdquo individuales casi siempre ajenas al campo especiacutefico de que se trate

8

Los conceptos cambian y mejoran para ajustarse a los nuevos avan-ces con la contribucioacuten de mu-chos

Defiende ideas preconcebidas e invariables usualmente ldquodescu-biertasrdquo por una sola persona a veces con trasfondo religioso

9 Raacutepida difusioacuten y aplicacioacuten ma-siva de los nuevos descubrimien-tos praacutecticos

Sus ideas no progresan porque ldquolas grandes compantildeiacuteas perderiacutean dinero si se aceptanrdquo

10 Siempre toma en cuenta el efecto placebo (terapias y medicamen-tos)

El efecto placebo nunca se men-ciona

Tomada de la Revista Elementos 69 31-35 2008

193

Existen tres razones fundamentales para denunciar y condenar

la pseudociencia

1 Es falsa Toda pseudociencia predica nociones contrarias a las esta-

blecidas soacutelidamente por la ciencia y que se imparten cotidianamen-

te en las aulas de cualquier universidad aunque se debe mencionar

que en la actualidad hay pseudociencias como la homeopatiacutea que

han logrado infiltrarse en cursos de verano y de postgrado en algu-

nas universidades puacuteblicas espantildeolas y de otros paiacuteses Esto incluso

a pesar de las reiteradas denuncias de muchos profesores que alegan

el predominio de criterios econoacutemicos sobre los acadeacutemicos y de

que en paiacuteses como los EEUU ya estaacute expresamente prohibida su

comercializacioacuten por carecer de evidencias cientiacuteficas

(httpswwwftcgovsystemfilesdocumentspublic_statements996

984p114505_otc_homeopathic_drug_enforcement_policy_statemen

tpdf)

2 Constituye una peacuterdida de tiempo esfuerzo recursos y algo similar

a lo que los economistas llaman ldquocosto de oportunidadrdquo Es decir no

solo se pierde lo dicho anteriormente tambieacuten se pierde lo que se

pudiera haber ganado de emplear esos recursos y esfuerzos en algo

verdaderamente productivo

3 Cuando la pseudociencia estaacute ligada a una falsa terapia el posible

perjuicio para el paciente siempre estaacute presente ya bien sea por cau-

sa directa o bien porque este no logre atender a tiempo su dolencia

al entretenerse con la ilusoria terapia sin someterse a un tratamiento

realmente eficaz Es posible encontrar muacuteltiples ejemplo de dantildeos

graves a pacientes en la prensa internacional

Pseudociencia magneacutetica contemporaacutenea

Los criterios acerca de que los campos magneacuteticos estaacuteticos producidos

por imanes permanentes incrementan la circulacioacuten reducen la infla-

macioacuten o el dolor y aceleran la cura de las lesiones son por lo general

simplistas e ingenuos y no estaacuten apoyados por el peso de la evidencia

experimental Por otra parte aunque real el efecto de los campos elec-

tromagneacuteticos de baja frecuencia sobre los tejidos es bastante complejo

Al parecer su efectividad variacutea apreciablemente de un tejido a otro

194

depende marcadamente de la intensidad y frecuencia de la sentildeal aplica-

da y tambieacuten del tiempo de tratamiento Ver por ejemplo el artiacuteculo

de revisioacuten de Funk et al 2009 con 400 referencias que no ofrece

conclusiones definitivas

A pesar de que la mayoriacutea de las investigaciones recientes negando

la efectividad de muchas de estas terapias son muy rigurosas auacuten es

posible encontrar cliacutenicas estatales donde se aplican imanes con relativa

frecuencia Y cuando usted trata de explicar a los promotores que ese

procedimiento es falso carece de fundamento cientiacutefico y es totalmente

inocuo la respuesta usual es que ldquoestaacute autorizadordquo sin otro argumento

cientiacutefico (Desde luego iquestQueacute van a argumentar)

Tambieacuten es posible encontrar afirmaciones engantildeosas en diversos

medios de comunicacioacuten Algunas maacutes que pseudociencia son timos

Por ejemplo referencias vagas acerca de la efectividad del tratamiento

propuesto ldquocientiacuteficos destacados concuerdan en que los imanes uni-

polares son superiores a los bipolaresrdquo En primer lugar los imanes

unipolares no existen Todo imaacuten tiene dos polos imposibles de sepa-

rar En segundo lugar nunca se especifica quieacutenes son los lsquocientiacuteficos

destacadosrsquo

Otra compantildeiacutea previene al consumidor acerca del abuso de la medi-

cina convencional y de que los imanes no producen efectos colaterales

pues son ldquotan naturales como la naturalezardquo lo cual puede ser cierto

Quizaacutes no produzcan efectos colateraleshellip ni tampoco el deseado efec-

to curativo Otras promociones afirman que en diversas universidades

se ha demostrado que los imanes permanentes incrementan el flujo

sanguiacuteneo lo cual es totalmente falso como se analizoacute anteriormente

Tambieacuten aparecen supuestas investigaciones favorables donde el efec-

to placebo ni siquiera se menciona

En los EEUU tanto los jueces como diferentes agencias del go-

bierno no dan respiro a los magnetoterapeutas El 7 de septiembre de

1999 la Comisioacuten Federal de Comercio (Federal Trade Commission

FTC) presentoacute una demanda contra la corporacioacuten iexclPain Stops Here

Inc por promover productos para magnetoterapia que incluiacutean agua

magnetizada de polo sur bipolar y colchonetas magneacuteticas Los promo-

tores alegaban que el campo magneacutetico penetra profundamente en la

piel para energizar y oxigenar la sangre y que el tratamiento mejoraba

una serie de dolencias en diversos oacuterganos La FTC calificoacute de falsas

las supuestas virtudes curativas y envioacute el asunto a los tribunales

(httpwwwftcgovos19999906painagrhtm)

El 8 de agosto de 2000 el Consumer Justice Center una entidad pri-

vada de defensa del consumidor en California entabloacute una demanda

contra la cadena de tiendas Florsheim y la tienda Shoe Emporium Es-

tas tiendas promoviacutean zapatos magneacuteticos que ldquocorregiacutean las deficien-

cias magneacuteticas mejoraban la circulacioacuten reduciacutean la fatiga en las

piernas y proveiacutean de un alivio natural para los dolores mejorando la

energiacuteardquo Unos pocos diacuteas despueacutes de presentada la demanda la Flors-

heim retiroacute los controvertidos anuncios

En septiembre de 2002 el Fiscal General de California entabloacute pleito

contra unos fabricantes de colchones magneacuteticos que supuestamente

beneficiaban unos 50 padecimientos diferentes Los precios de los col-

chones oscilaban entre 1 100 y 1 800 USD La demanda pediacutea multas

millonarias contra los 5 integrantes de la empresa European Health

Concepts Inc junto al reembolso del dinero a los consumidores

(httpcaagstatecausnewsalerts200202-105pdf) Algo similar ocu-

rrioacute con la Magnetic Therapeutic Technologies (httpwwwftcgovos

19999906magneticagrhtm)

Tambieacuten en 2002 en el mes de abril la FTC entabloacute una demanda

contra TechnoBrandsInc por razones similares en este caso la venta

de una coleccioacuten de imanes para combatir el dolor en cualquier lugar

del cuerpo

La prensa supuestamente formal tampoco escapa a los tentaacuteculos de

la pseudociencia Asiacute por ejemplo en abril de 2010 un perioacutedico local

publicoacute el artiacuteculo ldquoOndas Magneacuteticas y su Aplicacioacuten en la Medicinardquo

consistente en una mezcla de gran cantidad de afirmaciones pseudocien-

tiacuteficas junto a algunas gotas de realidad Alliacute se podiacutea leer entre otros

muchos absurdos que el magnetismo incrementa la circulacioacuten de la

sangre (a pesar de la evidencia contraria proporcionada por los miles de

pacientes sometidos diariamente a estudios de resonancia magneacutetica sin

efectos colaterales) y tambieacuten que las piraacutemides se construyeronhellip iexclpa-

ra aplicar campos magneacuteticos

Otra modalidad pseudocientiacutefica es afirmar todo lo contrario que la

radiacioacuten electromagneacutetica no es siempre beneacutefica sino dantildeina Se

exageran al maacuteximo los posibles efectos perniciosos de las radiaciones

generadas por las liacuteneas de transmisioacuten de alto voltaje u otros equipos

Una variante adicional es que existe mucha especulacioacuten acerca de

si los cambios que tienen lugar en el campo geomagneacutetico de nuestro

planeta asociados a las erupciones solares tambieacuten pueden afectar los

sistemas bioloacutegicos en la superficie terrestre Por el momento no hay

resultados definitivos Un reporte publicado en el Astronomical amp As-

trophysical Transactions vol 19 Issue 1 del 2000 bajo el tiacutetulo ldquoCon-

firmacioacuten experimental del efecto bioefectivo de las tormentas magneacute-

ticasrdquo fundamenta sus resultados en la aplicacioacuten del fraudulento elec-

trodiagnoacutestico de Voll ya mencionado lo que reduce a cero su valor

Se ha sugerido la posibilidad de que los protones de muy alta energiacutea

provenientes del Sol puedan causar dosis elevadas de radiacioacuten en los

aviones a grandes alturas sobre todo cuando pasan cerca del ciacuterculo

polar pero aparte de las especulaciones no fue posible encontrar repor-

tes experimentales concretos sobre el tema

En resumen la evidencia acumulada hasta el momento demuestra

que los campos magneacuteticos alternos de muy baja frecuencia pudieran

ser una herramienta uacutetil en el tratamiento terapeacuteutico de diversas afec-

ciones siempre que se demuestre que proporcionan maacutes beneficio que

dantildeos Seraacute necesario tomar en cuenta en cada caso particular la fre-

cuencia e intensidad de la sentildeal aplicada y la duracioacuten del tratamiento

ya que pueden ser factores muy importantes que hay que controlar para

garantizar la efectividad en uno u otro sentido

No puede decirse lo mismo de la aplicacioacuten de campos estaacuteticos

mediante imanes permanentes o bobinas de corriente continua En la

medida en que avanza la investigacioacuten cientiacutefica en cualquier rama de

la ciencia van apareciendo evidencias cada vez maacutes contundentes acer-

ca de las propiedades del fenoacutemeno estudiado que a su vez dan origen

a nuevas interrogantes Sin embargo en lo que se refiere a la aplicacioacuten

terapeacuteutica de los imanes permanentes la evidencia no ha aparecido

auacuten todo estaacute exactamente igual a pesar de los miles y miles de ensa-

yos y los cientos de antildeos transcurridos desde los tiempos de Elisha

Perkins y Franz Anton Mesmer

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206

En la actualidad en la prensa internet y otros medios de comunicacioacuten proliferan afirmaciones sobre los campos magneacuteticos y electromagneacuteticos que carecen de fundamento cientiacutefico muchas de las cuales con argumentos que no se ajustan a la realidad soacutelo se proponen publicitar y vender artiacuteculos supuestamente curativos Es de lamentar que muchas de esas falsedades sean recogidas y repetidas por otros como si fueran veriacutedicas y se lleven a la praacutectica sin que existan fundamentos para ese proceder excepto la falta de conocimientos sobre el magnetismo

En este libro se pretende mostrara queacute es realmente el magnetismo y que hay de cierto ndash y queacute de falso ndash en un cuacutemulo de proposiciones divulgadas en su nombre Ademaacutes de presentar las bases reales de los fenoacutemenos magneacuteticos maacutes importantes se citan referencias que demuestran que muchas de las supuestas ldquomaravillasrdquo magneacuteticas que algunos promocionan han sido incluso sancionadas en los tribunales por fraude y engantildeo al consumidor Asimismo junto con los fundamentos baacutesicos y el origen de las propiedades magneacuteticas se exponen aplicaciones disiacutemiles del magnetismo

Sin apartarse un aacutepice de rigor cientiacutefico necesario en la exposicioacuten del texto se ha evitado al maacuteximo el uso de vocabulario teacutecnico y expresiones analiacuteticas con el objetivo de hacerlo entendible al lector que no posea un dominio superior de la fiacutesica y la matemaacutetica Cada afirmacioacuten estaacute debidamente sustentada por imaacutegenes resuacutemenes y artiacuteculos la mayoriacutea publicados en revistas cientiacuteficas prestigiosas

EDITORIAL CIENTIacuteFICO-TEacuteCNICA

• Magnetismo cotidiano oriacutegenes y aplicaciones
• • Impreso 1
  • Impreso 2
  • Impreso 3
  • Impreso 4
  • Impreso 5
  • Impreso 6
  • Impreso 7
  • Impreso 8
  • Impreso 9
  • • contratapa

ARNALDO GONZAacuteLEZ ARIAS (La Habana 1946) Doctor en Ciencias

Fiacutesicas y profesor de la Universidad de La Habana desde 1972 hasta

2012 cuando se jubiloacute En ese lapso fue profesor de diferentes facul-

tades tutor de diplomas y un doctorado e impartioacute conferencias de

temas de magnetismo y teacutecnicas termoanaliacuteticas en varios centros de

investigacioacuten y universidades nacionales y extranjeras Durante cinco

antildeos se desempentildeoacute como editor informaacutetico de la Revista Cubana de

Fiacutesica Ha obtenido tres premios o menciones en concursos naciona-

les de periodismo cientiacutefico y divulgacioacuten cientiacutefica publicando maacutes

de sesenta artiacuteculos en revistas cientiacuteficas arbitradas y un centenar de

artiacuteculos de divulgacioacuten cientiacutefica en medios de prensa nacionales y

extranjeros Tiene a su haber los tiacutetulos siguientes Errores y medi-

ciones (Ed Ciencia y Teacutecnica La Habana 1984) Anaacutelisis Teacutermico

Diferencial y otras Teacutecnicas Termoanaliacuteticas (E Ciencia y Teacutecnica

La Habana 1986) Teacutecnicas Experimentales del Magnetismo (coautor

Ed Mined 1986) iquestQueacute es el magnetismo (Ediciones Universidad de

Salamanca Espantildea 2001) Fiacutesica para geografiacutea (soporte magneacutetico

Facultad de formacioacuten de profesores para la ensentildeanza media supe-

rior La Habana 2003) Introduccioacuten a las Teacutecnicas Termoanaliacuteticas

(coautor Ediciones Universidad de Valladolid 2014) y Un Paseo por

la Ciencia y la Tecnologiacutea (Ed Cientiacutefico Teacutecnica La Habana 2016)

Arnaldo Gonzaacutelez Arias

EDITORIAL CIENTIacuteFICO-TEacuteCNICA LA HABANA 2018

MAGNETISMO C O T I D I A N O

O R Iacute G E N E S Y APLICACIONES

Edicioacuten y correccioacuten Sergio Bello Canto

Disentildeo de cubierta Carlos Javier Soliacutes Meacutendez

Disentildeo interior Maikel Martiacutenez Pupo

Realizacioacuten de ilustraciones Yuleidis Fernaacutendez Lago

Composicioacuten digitalizada Madeline Martiacute del Sol

copy Arnaldo Gonzaacutelez Arias 2018

copy Sobre la presente edicioacuten

Editorial Cientiacutefico-Teacutecnica 2018

ISBN 978-959-05-1104-2

INSTITUTO CUBANO DEL LIBRO

Editorial Cientiacutefico-Teacutecnica

Calle 14 no 4104 e41 y 43 Playa La Habana Cuba

editorialmilcubartecubcu

ediciones caribe

UEB Graacutefica Haydeeacute Santamariacutea

3000 ejemplares

Febrero - 2019

Agradecimientos

El autor desea expresar su reconocimiento a los siguientes profeso-

res que amablemente consintieron en revisar y criticar el manuscri-

to original contribuyendo en gran medida a enriquecer su conteni-

do

Joseacute A Fernaacutendez Sacasas MsC Especialista de II grado de Me-

dicina Interna Profesor Titular y Profesor Consultante de la Uni-

versidad de Ciencias Meacutedicas de La Habana

Alberto Juan Dorta Contreras Dr en Ciencias Profesor e Investi-

gador Titular Laboratorio Central de Liacutequido Cefalorraquiacutedeo

(LABCEL) Universidad de Ciencias Meacutedicas de La Habana

Manuel de Jesuacutes Antoacuten Lolo Fiacutesico Investigador y Profesor Con-

sultante del Instituto de Ciencias Baacutesicas y Precliacutenicas ldquoVictoria de

Giroacutenrdquo Universidad Meacutedica de La Habana

Joseacute Ignacio Iacutentildeiguez de la Torre y Bayo MS y PhD Catedraacutetico de

Electromagnetismo de la Universidad de Salamanca Director del

Programa de Becas Predoctorales de Formacioacuten de Personal Inves-

tigador (FPI) del Ministerio de Ciencia y Tecnologiacutea Presidente

del Comiteacute de Expertos Externos del Programa de Evaluacioacuten de

Calidad en las universidades de Cantabria Sevilla y Caacutediz

Un agradecimiento especial a la Dra Nuvia Peacuterez Cruz especialis-

ta de 2do grado en Farmacologiacutea Cliacutenica de la Universidad Meacutedica

de La Habana Facultad Dr Salvador Allende por su inesperada ndash

aunque no menos valiosandash contribucioacuten

V

IacuteNDICE

Agradecimientos V

Introduccioacuten 1

Ciencia y falsa ciencia 3

Leyes y teoriacuteas 4

Algo para recordar 7

Capiacutetulo 1 Magnetismo lsquomisteriosorsquo 7

Engantildeo de las pulseras

iquestQueacute seraacute una lsquofrecuencia en siacutersquo

Asesino invisible

Magnetismo terrestre y campo magneacutetico

A los polos magneacuteticos les gusta el movimiento

Magnetosfera y el viento solar

Magnetismo planetario y solar

Teoriacutea del dinamo autosustentable

Capiacutetulo 2 Campo magneacutetico 33

Magnetismo microscoacutepico

Diamagnetismo

Paramagnetismo

Magnetismo macroscoacutepico

Paramagnetismo y bajas temperaturas

Ferromagnetismo

Materiales lsquodurosrsquo y lsquoblandosrsquo

Temperatura de Curie

Magnetismo en los organismos vivos

Otros ejemplos

Magnetizacioacuten teacutecnica

Grabacioacuten magneacutetica

Apeacutendice

Capiacutetulo 3 Corriente eleacutectrica 59

Carga eleacutectrica

Campo eleacutectrico

Conductor y dieleacutectrico

Interaccioacuten con un campo externo

Sustancias polares y no polares

Liacutequido y gas polares

Solvatacioacuten

Soacutelido polar

Sustancias no polares

Corriente continua y fuerza electromotriz

Pila y bateriacutea

Generador electrostaacutetico

Celda solar

Termoelectricidad

Piezoelectricidad

Circuitos de corriente continua

Superconductividad

Corriente alterna

Capiacutetulo 4 Interacciones electromagneacuteticas y ondas de radio 79

Magnetismo y corrientes eleacutectricas

Dinamo

Transformador e inductor

Radiacioacuten electromagneacutetica

Generacioacuten de campos electromagneacuteticos

Espectro electromagneacutetico

Transmisioacuten de sentildeales

Transmisioacuten de potencia Hornos de microondas

Cocinas de induccioacuten

Estimacioacuten de distancias radar

Deteccioacuten de metales

Radar de penetracioacuten terrestre

Capiacutetulo 5 Radiacioacuten de maacutes alta frecuencia 104

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia Fotones

Radiacioacuten ionizante y no ionizante

Radiacioacuten y organismos vivos

Radiacioacuten infrarroja y visible

Fotosiacutentesis

Laacuteser

Radiacioacuten ultravioleta

Rayos X

VIII

Rayos X en la medicina

Radiografiacutea computarizada (RC)

Radiografiacutea digital (RD)

Rayos gamma

Capiacutetulo 6 Otras aplicaciones del magnetismo 124

Diagnoacutestico meacutedico

Magnetoencefalograma

Imaacutegenes por resonancia magneacutetica

Levitacioacuten magneacutetica

Tratamiento magneacutetico del agua

Dispositivos para el tratamiento magneacutetico

Acelerador de partiacuteculas

Cuando el magnetismo es indeseable

Mina magneacutetica

Soldadura de tuberiacuteas de acero

Conflictos beacutelicos

Anomaliacuteas magneacuteticas

Capiacutetulo 7 Terapias magneacuteticas reales e ilusorias 150

Magnetostaacutetica y electromagnetismo

Campos magneacuteticos estaacuteticos magnetoterapia

Franz Anton Mesmer

Tractores de Perkins

Magnetoterapeutas contemporaacuteneos

El campo magnetostaacutetico es conservativo

Campos electromagneacuteticos

Microondas (300 MHz-3GHz)

Radiacioacuten de baja frecuencia

Breve historia de las terapias electromagneacuteticas

Reportes negativos

Nanomagnetismo y medicina

Separacioacuten magneacutetica

Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

Desintegracioacuten de tumores por calentamiento local (hipertermia)

iquestTratamientos magneacuteticos contra el dolor

iquestSon dantildeinos los campos magneacuteticos

Fuentes natural y artificial

En la comunidad

En la vivienda

Puesto de trabajo

Efecto bioloacutegico

Investigacioacuten cliacutenica

IX

Teleacutefono celular y caacutencer

Normas de seguridad

Capiacutetulo 8 Placebos y pseudociencia 180

Efecto placebo

Cienciahellip y lo que no lo es

Hay pseudociencias que se lsquomodernizanrsquo

iquestQueacute es la pseudociencia

iquestCoacutemo funciona la pseudociencia

Pseudociencia magneacutetica contemporaacutenea

Bibliografiacutea 199

X

INTRODUCCIOacuteN

Hace 15 antildeos presentamos en Salamanca un pequentildeo libro de divulga-

cioacuten cientiacutefica titulado Queacute es el magnetismo que vio la luz gracias al

apoyo en la revisioacuten de las pruebas de impresioacuten de los profesores

Ana Garciacutea Flores y Joseacute Ignacio Intildeiguez de la Torre y Bayo del de-

partamento de Fiacutesica Aplicada de esa universidad espantildeola De allaacute

hasta acaacute han surgido muchas novedades en el campo del magnetismo

En esta nueva edicioacuten aparte de que se subsanan algunas omisiones

se presenta un enfoque diferente y un contenido mucho maacutes actualiza-

do aunque respetando en todo momento el perfil de libro de divulga-

cioacuten

iquestHacia doacutende apunta el norte de la bruacutejula al norte o al sur

iquestQueacute hay de comuacuten entre un radar un horno de microondas y un

teleacutefono celular

iquestCoacutemo funciona una cocina de induccioacuten

iquestExisten verdaderamente las tormentas magneacuteticas iquestY el viento

solar

iquestDe queacute se compone la luz iquestY las ondas de radio

iquestCoacutemo se mide el campo magneacutetico del sol y los planetas

iquestEl agua se magnetiza iquestY los combustibles

iquestPara queacute sirve la Tomografiacutea de Emisioacuten de Positrones

iquestCoacutemo funcionan los trenes magneacuteticos

iquestSe puede aliviar el dolor utilizando un imaacuten

iquestDantildea la salud vivir cerca de una liacutenea de alta tensioacuten

iquestEs posible medir los biocampos generados por las personas

iquestSe orientan los animales mediante el campo magneacutetico terrestre

iquestQueacute es la pseudociencia magneacutetica

1

El libro pretende dar respuesta a estas y muchas otras preguntas

todas relacionadas de una u otra manera con el magnetismo o el elec-

tromagnetismo

Nuestro trabajo durante muchos antildeos en la Universidad de La Ha-

bana como profesor e investigador en el campo de los materiales

magneacuteticos nos permitioacute constatar que desde siempre ha existido un

gran intereacutes hacia fenoacutemenos magneacuteticos que pudieacuteramos llamar lsquono

convencionalesrsquo Este intereacutes auacuten se mantiene y se extiende desde la

buacutesqueda de posibles aplicaciones en la industria hasta el ensayo de

diversas terapias electromagneacuteticas No obstante tambieacuten hemos

comprobado que no siempre se dispone de la informacioacuten adecuada

sobre estos temas y que cuando de magnetismo o electromagnetismo

se habla a menudo afloran serias confusiones en cuanto a separar lo

real de lo ficticio

A veces se trata de copiar lo que no se comprende bien sin llevar a

cabo investigaciones o ensayos previos que permitan conocer la efec-

tividad real del dispositivo propuesto los paraacutemetros que se deben

controlar o el reacutegimen de operacioacuten recomendable Lo anterior se

agrava por el hecho de que es faacutecil encontrar materiales impresos en

revistas y perioacutedicos o en la World Wide Web cuya objetividad cien-

tiacutefica deja mucho que desear Puede que estas informaciones sean

divulgadas tanto por personas quizaacutes ingenuas entusiastas de los tra-

tamientos magneacuteticos (pero tan ignorantes en la materia que confun-

den faacutecilmente propiedades magneacuteticas con propiedades eleacutectricas)

como por fabricantes y comerciantes inescrupulosos maacutes interesados

en vender su producto que en presentar al posible comprador una in-

formacioacuten veraz Algunos de estos reclamos han resultado ser timos

comprobados sancionados por los tribunales

Estas son las razones fundamentales por las que decidimos recopi-

lar una informacioacuten miacutenima sobre las particularidades esenciales de

los campos magnetostaacuteticos y electromagneacuteticos asiacute como algunas de

sus aplicaciones presentes y futuras maacutes importantes Pensamos que el

lector sin formacioacuten cientiacutefica pero interesado en estos temas podraacute

asiacute valorar con mayor efectividad cualquier proposicioacuten magneacutetica

que se le presente De aquiacute que se ha tratado de utilizar un lenguaje

simple y dentro de lo posible sin tecnicismos y con la cantidad miacute-

nima de foacutermulas y ecuaciones pero a la vez en todo momento se ha

mantenido la rigurosidad cientiacutefica del contenido

Ciencia y falsa ciencia

El libro tambieacuten tiene la pretensioacuten de ayudar al lector a distinguir

entre lo que es ciencia y lo que no lo es tanto dentro de los temas

magneacuteticos como fuera de ellos

En las uacuteltimas deacutecadas se ha generalizado el uso del teacutermino pseu-

dociencia para designar un conjunto de teoriacuteas leyes descripciones y

procedimientos que pretenden ser cientiacuteficos pero que en realidad no

lo son Seguacuten Carl Sagan (1934-1996) astroacutenomo y divulgador cien-

tiacutefico ldquohellipcada campo de la ciencia tiene su propio complemento de

pseudociencia Los geofiacutesicos tienen que enfrentarse a Tierras planas

Tierras huecas Tierras con ejes que se balancean desordenadamente

continentes en raacutepido ascenso y hundimiento y profetas del terremoto

Los botaacutenicos tienen plantas cuyas apasionantes vidas emocionales se

pueden seguir con detectores de mentiras los antropoacutelogos tienen

hombres-mono supervivientes los zooacutelogos dinosaurios vivos y los

bioacutelogos evolutivos tienen a los literalistas biacuteblicos pisaacutendoles los

talones Los arqueoacutelogos tienen antiguos astronautas runas falsifica-

das y estatuas espurias Los fiacutesicos tienen maacutequinas de movimiento

perpetuo un ejeacutercito de aficionados a refutar la relatividad y quizaacute la

fusioacuten friacutea Los quiacutemicos todaviacutea tienen la alquimia Los psicoacutelogos

tienen mucho de psicoanaacutelisis y casi toda la parapsicologiacutea Los eco-

nomistas tienen las previsiones econoacutemicas a largo plazo Los meteo-

roacutelogos hasta ahora tienen previsiones del tiempo de largo alcancehellip

La astronomiacutea tiene como pseudociencia equivalente principal la as-

trologiacutea disciplina de la que surgioacute A veces las pseudociencias se

entrecruzan y aumenta la confusioacuten como en las buacutesquedas telepaacuteti-

cas de tesoros enterrados en la Atlaacutentida o en las previsiones econoacute-

micas astroloacutegicasrdquo (Sagan 2000)

Se podriacutea pensar que una educacioacuten teacutecnica o universitaria es una

salvaguarda contra la pseudociencia nada maacutes lejos de la realidad La

esencia del problema no estaacute en la cantidad de conocimientos que

alguien pueda acumular sino en la forma que se incorporan se anali-

zan y se usan estos conocimientos El desconocimiento sobre ciencias

que no son afines a la especialidad de la persona en cuestioacuten tambieacuten

puede favorecer la confusioacuten Cuando se desconoce la esencia del

meacutetodo cientiacutefico (que se expone en el capiacutetulo 8) resulta muy difiacutecil

por no decir imposible separar la ciencia de la pseudociencia

La ciencia y la pseudociencia se caracterizan respectivamente por

el escepticismo y la credulidad Mientras no encuentre una explica-

cioacuten satisfactoria a la manifestacioacuten de un proceso o evento determi-

nado con resultados verificables en cualquier momento y lugar la

ciencia no estaraacute satisfecha

La pseudociencia estaacute saturada de credulidad No exige demostra-

ciones y se contenta con conceptos y explicaciones vagas Presenta

sus resultados terminados de una vez y para siempre y de una forma

que no admite verificacioacuten

Cuando la pseudociencia tiene que ver con la medicina puede lle-

gar a ser peligrosa a veces por promover falsos diagnoacutesticos otras por

aplicar remedios no adecuados El posible dantildeo al paciente casi siem-

pre no proviene de la aplicacioacuten del tratamiento pseudocientiacutefico

(aunque en ocasiones el tratamiento en siacute pudiera ser perjudicial) sino

porque su aplicacioacuten impide que el paciente se someta al tratamiento

meacutedico convencional que eventualmente mejorariacutea su salud Con re-

gularidad aparecen en la prensa internacional casos que ilustran lo

anterior que a veces incluso llegan a los tribunales al aplicarse a las

personas terapias y medicamentos que no han sido validados por los

correspondientes ensayos cliacutenicos

Leyes y teoriacuteas Durante la revisioacuten del original un colega me llamoacute la atencioacuten que

en las Ciencias Sociales muchas veces se antepone la ley a la teoriacutea (y

en este libro se ha considerado lo contrario) Bajo ese punto de vista

se considera que la teoriacutea resume un conjunto de leyes y resulta ser

algo maacutes bien acabado terminado Aquiacute se considera una acepcioacuten

diferente comuacuten en las ciencias naturales que a nuestro entender no

entra necesariamente en contradiccioacuten con el punto de vista anterior

pues maacutes bien representa un nivel diferente de gradacioacuten Existen

teoriacuteashellip y teoriacuteas Y tambieacuten algo de tergiversacioacuten semaacutentica cuan-

do se les llama teoriacuteas a lo que no son maacutes que hipoacutetesis ie suposi-

ciones no contrastadas con la realidad

En las ciencias fiacutesicas y otras ciencias naturales muchas veces la

teoriacutea no se refiere a algo terminado sino al nivel primario de investi-

gacioacuten Es un meacutetodo de trabajo una herramienta que complementa al

experimento Es la forma en que se logra explicar cualitativa y cuanti-

tativamente un resultado experimental lo que permite disentildear nuevos

experimentos y predecir de antemano lo que posiblemente ocurriraacute Si

la prediccioacuten es correcta el conocimiento se ampliacutea y la teoriacutea se re-

fuerza Sirva de ejemplo la infinidad de artiacuteculos teoacutericos que se pu-

blican diacutea tras diacutea en las revistas cientiacuteficas especializadas donde no

se reportan resultados experimentales sino solo su posible interpreta-

cioacuten teoacuterica proponiendo relaciones o leyes particulares para esclare-

cer el por queacute el resultado de un determinado experimento

Usualmente las teoriacuteas cambian y se mejoran continuamente acer-

caacutendose soacutelo paso a paso a la realidad Cuando se alcanza una armoniacutea

total entre la teoriacutea y la praacutectica se llega a la ley como resumen final

de esa continua interaccioacuten Cuando eso ocurre las teoriacuteas pierden lo

que les quedaba de hipoacutetesis para convertirse en certezas porque ya

no se basan en la suposicioacuten o especulacioacuten sino en la praacutectica en la

interaccioacuten con la realidad en deducciones e inducciones rigurosas y

en una amplia evidencia experimental Y desde luego muchas hipoacute-

tesis se desechan cuando se comprueba que son ajenas a la realidad

que pretenden describir

Y coincidiendo con la interpretacioacuten mencionada maacutes arriba lo

que una vez fue teoriacutea y pasoacute a ser ley puede sin dudas llegar a for-

mar parte de una teoriacutea maacutes general que incluya varias leyes sin que

haya contradiccioacuten alguna pues en el universo cientiacutefico todo es per-

fectible

iquestY las respuestas a las preguntas que aparecen al inicio de esta in-

troduccioacuten Esperamos que el lector las encuentre en las paacuteginas si-

guientes

5

CAPIacuteTULO 1

MAGNETISMO lsquoMISTERIOSOrsquo

El progreso lejos de consistir en el cambio descansa en la retentiva

Cuando el cambio es absoluto no queda ente alguno al que mejorar y no

se establece direccioacuten para una posible mejora y cuando la experiencia

no se conserva como entre los salvajes la infancia es perpetua

Quienes no pueden recordar el pasado estaacuten condenados a repetirlo

En la primera etapa de la vida la mente es friacutevola y se distrae con facili-

dad no consigue el progreso por falta de constancia y consecuencia Asiacute

son los nintildeos y los baacuterbaros su instinto no ha aprendido nada de la expe-

rienciarsquo

JORGE AGUSTIacuteN NICOLAacuteS RUIZ DE SANTAYANA Y BORRAacuteS (1863-1952)

Poeta y filoacutesofo espantildeol-norteamericano

Algo para recordar

En alguna ocasioacuten a todos nos ha llamado la atencioacuten la propiedad que

poseen los imanes de interactuar a distancia de repelerse o atraerse

entre siacute o de atraer objetos que no son imanes como clavos o hebillas

sin tocarlos directamente Auacuten maacutes en determinada posicioacuten los ima-

nes son reacios a unirse en otra no quieren separarse

Esta misteriosa accioacuten a distancia sin contacto directo que tanto

atrae como repele resulta auacuten maacutes equiacutevoca por cuanto algunos obje-

tos son atraiacutedos por el imaacuten y otros muy parecidos no Cuando un

imaacuten atrae un objeto se puede interponer una laacutemina de cartoacuten o ma-

dera entre el imaacuten y el objeto iexcly lo seguiraacute atrayendo Y para acrecen-

tar auacuten maacutes el misterio cuando algunos objetos se frotan repetidamen-

te con un imaacutenhellip iexcltambieacuten se vuelven magneacuteticos Como si alguna

especie de espiacuteritu o presencia inmaterial contenida en el imaacuten fuera

capaz de transferirse al otro objeto Por cierto si alguna vez necesita

insertar un tornillo en una posicioacuten incoacutemoda pruebe a frotar suave-

mente el destornillador con un imaacuten desde el mango hacia la punta -o

al reveacutes- pero siempre en el mismo sentido Una vez hecho esto si el

tornillo tiene hierro en su composicioacuten quedaraacute adherido a su extre-

mo facilitando la insercioacuten en el sitio deseado

No es posible hacer un compendio de los fenoacutemenos magneacuteticos

maacutes habituales sin mencionar las supuestamente maacutegicas propiedades

de los imanes Han sido invocadas por iluminados falsos expertos y

curanderos de todo tipo para intentar curar o sanar a la gente mediante

pases o influencias magneacuteticas atribuyendo al magnetismo propieda-

des que de ninguna manera posee Tal comportamiento ante lo desco-

nocido parece ser innato a la naturaleza humana Hace 2 500 antildeos

Cleoacutebulo de Lindos uno de los siete sabios de la Antigua Grecia

afirmaba ldquohellipnada hay tan comuacuten en el mundo como la ignorancia y

los charlatanesrdquo

Tales praacutecticas quizaacutes pudieran tener alguna excusa en eacutepocas re-

motas cuando no se teniacutea la menor idea del origen de las propiedades

magneacuteticas Actualmente no tienen otra explicacioacuten que la irresponsa-

bilidad de quienes intentan aplicarlas sin informarse previamente

negando el pasado y el avance de los conocimientos cientiacuteficos por

todos los medios a su alcance

Ejemplos concretos abundan en la historia Cada vez que aparece

una teacutecnica novedosa y poco conocida o un nuevo fenoacutemeno fiacutesico

quiacutemico o bioloacutegico es casi una regla que al poco tiempo aparezcan

terapeutas que afirman poder curar una u otra dolencia aplicando la

nueva teacutecnica Pero las afirmaciones nunca van acompantildeadas por los

correspondientes estudios o ensayos cliacutenicos que corroboren la efecti-

vidad de la propuesta simplemente se enuncia una suposicioacuten como si

fuera una realidad lo que muchas veces resulta suficiente para que los

incautos caigan en las redes del iluminado de turno

Los ejemplos incluyen los intentos de aplicar imanes para curar di-

versas dolencias desde los tiempos antiguos o la de utilizar la recieacuten

surgida electricidad a principios del siglo pasado con los mismos fi-

nes Ejemplos maacutes recientes incluyen el novedoso neutrino (no tan

novedoso como poco conocido) para intentar justificar las absurdas

curaciones a distancia o las fotos Kirlian para probar la existencia de

la tergiversada bioenergiacutea supuestamente asociada solo a lo vivo y

capaz de regular los estados de salud o de aacutenimo de las personas

Se intenta asiacute explicar lo ilusorio con algo falseado que no es del

dominio puacuteblico o que auacuten no se conoce bien sin aportar evidencias

concretas de lo que se afirma Paradigma de lo absurdo aunque por

increiacuteble que parezca muchas veces funciona en determinados ciacutercu-

los incluso autodenominados cientiacuteficos sin serlo

Engantildeo de las pulseras En febrero de 2010 se publicoacute en el Diario Sur un informe sobre la

venta en Espantildea de las pulseras holograacuteficas lsquoPower Balancersquo

(httpwwwdiariosures20100210mas-actualidadsociedadnegocio-

redondo-201002100844html) (Figura 11)

Figura 11 Pulsera Power Balance y ampliacioacuten

del holograma (Tomado de

httpwwwdiariosures)

Seguacuten el artiacuteculo ldquohelliplas pulseras se agotan nada maacutes llegar a las

tiendas y el nuacutemero de reservas excede con creces las unidades que

salen al mercado Aunque la importadora es reacia a facilitar datos

sobre sus ventas en Espantildea un cruce de cifras permite aventurar que

estariacutean en torno a las 100 000 unidades diarias Un negocio redondo

si se tiene en cuenta que cada brazalete vale 35 eurosrdquo Es decir una

sola pulsera cuesta maacutes que el ingreso mensual promedio de cualquier

necesitado en un paiacutes pobre El precio de costo de los materiales con

que se confecciona la pulsera es de 1 euro aproximadamente

El negocio era tan fructiacutefero que enseguida surgieron muchos

competidores para tratar de coger su parte del pastel Las marcas de

pulseras se multiplicaron EFX Equilibrium Ion Balance Powerplus

Power equilibrium Trion-Z Energy balance Harmony zen 9

iquestY cuaacutel es el supuesto beneficio que brindan estas pulseras

Josh Rodarmel de Orange County California quien junto a su

hermano Troy las introdujo en el mercado en 2007 habiacutea declarado

con anterioridad haber implantado en hologramas frecuencias que

reaccionan positivamente al campo magneacutetico del cuerpo afirmando

que todo tiene una frecuencia al igual que los moacuteviles el wifi las

ondas de radio y cosas por el estilo y que todas reaccionan entre siacute

Seguacuten Rodarmel hay frecuencias que reaccionan negativamente con

el cuerpo pero otras lo hacen positivamente eacutel y su hermano habiacutean

descubierto coacutemo meterlas en un holograma que en contacto con el

cuerpo proporciona equilibrio fuerza y flexibilidad

En realidad la tal pulsera no es maacutes que un aro de goma que incor-

pora dos hologramas como los que pueden aparecer en cualquier tarje-

ta de creacutedito o en algunos sellos El modelo que maacutes eacutexito tiene estaacute

hecho con silicona aunque tambieacuten hay otro de neopreno Antildeade la

publicidad que Power Balance no contiene ninguna fuente de energiacutea

por siacute sola sino que son ldquolas energiacuteas bio-eleacutectricas de cada uno las

que cargan el holograma quantum sintonizando con el biocampo y

armonizando con tu chi interiorrdquo

En otro sitio se expresa que Power Balance es una frecuencia en siacute

almacenada en un medio (el holograma) que restaura el equilibrio

electromagneacutetico del cuerpo aislando a cada ceacutelula viva de los factores

externos que le impiden funcionar al 100 de sus capacidades

Lo anterior no es maacutes que palabreriacutea sin sentido donde se combi-

nan palabras de significado real como frecuencia sintoniacutea y hologra-

ma con otras inventadas de contenido semirreligioso o esoteacuterico como

chi o tergiversadas o ficticias como biocampo Obviamente se sigue

un patroacuten similar al de otros timos del mismo corte se tergiversan

palabras conocidas por el gran puacuteblico cuyo verdadero significado es

manejado solo por los especialistas

Todos saben lo que es sintonizar la radio pero solo los entendidos

saben que al sintonizar se estaacute haciendo resonar un circuito del equipo

con una sentildeal electromagneacutetica especiacutefica de las muchas que llegan

provenientes de diferentes emisoras

iquestQueacute seraacute una lsquofrecuencia en siacutersquo

Una frecuencia es el nuacutemero de veces que cualquier fenoacutemeno se

repite por segundo u otra unidad de tiempo (rotaciones oscilaciones

latidos etc) Es un nuacutemero que representa un concepto no un objeto

tangible Cuando los promotores hablan de almacenar frecuencias

estaacuten hablando de almacenar un concepto abstracto no de almacenar

un objeto A pesar de tener un valor numeacuterico una frecuencia no se

puede almacenar como tampoco se puede almacenar el tiempo para

despueacutes gastarlo cuando sea conveniente es un engantildeo total Sin con-

tar el hecho de que los hologramas no se cargan como si fueran pilas

reversibles

El Instituto Nacional del Consumo de Espantildea adscrito al Ministe-

rio de Sanidad respondioacute satisfactoriamente ante las alertas de los

periodistas y asociaciones de consumidores enviando el 28 de mayo

de 2010 una circular a las comunidades alertando sobre un posible

fraude con las pulseras ldquoLas pretendidas propiedades terapeacuteuticas o

potenciadoras que los fabricantes y comercializadores atribuyen a

determinadas pulseras incumplen lo establecido en la normativa que

regula la publicidad y promocioacuten comercial de los productos El Real

Decreto 190796 prohiacutebe cualquier clase de publicidad o promocioacuten

directa o indirecta masiva o individualizada de productos materiales

sustancias energiacuteas o meacutetodos con pretendida finalidad sanitaria

cuando sugieran o indiquen que su uso o consumo potencian el rendi-

miento fiacutesico psiacutequico deportivo o sexualrdquo Finalmente el 18 de

octubre de 2010 la Junta de Andaluciacutea impuso una multa de 15 000

euros calificada de irrisoria por algunos a la Power Balance en Espa-

ntildea por lsquofalta grave de publicidad engantildeosarsquo sancioacuten tipificada en el

art 35 b 1ordm de la Ley General de Sanidad

En enero de 2011 un grupo de consumidores norteamericanos dis-

gustados con la obvia estafa a que habiacutean sido expuestos presentaron

una demanda en los tribunales contra los hermanos Rodarmel Eacutestos

se vieron forzados a hacer una declaracioacuten afirmando que no existiacutea

evidencia cientiacutefica para sus afirmaciones y llegar a un acuerdo con

los demandantes por el monto de 57 millones de doacutelares

La realidad es que estos emprendedores fabricantes-timadores no

hicieron maacutes que modernizar con hologramas la vieja supercheriacutea de

la magnetoterapia y los ilusoriamente beneacuteficos campos magneacuteticos y

electromagneacuteticos Ya en 2006 un juez de Estados Unidos habiacutea con-

denado al distribuidor de una pulsera magneacutetica similar a rembolsar a

100 000 compradores el dinero gastado a causa de la publicidad enga-

ntildeosa Entre otros beneficios las pulseras presumiacutean de controlar la 11

hipertensioacuten El precio de cada una podiacutea llegar a los 250 euros Entre

2000 y 2003 los vendedores lograron recaudar unos 18 millones de

euros

Durante la vista puacuteblica el juez Morton Denlow citoacute un estudio de

la Cliacutenica Mayo que atribuiacutea la eficacia referida por algunos usuarios

al efecto placebo (fenoacutemeno de sugestioacuten bien conocido que hace que

los siacutentomas declarados por el enfermo puedan mejorar con un falso

tratamiento) El magistrado argumentoacute que las supuestas propiedades

de la pulsera un aro de metal terminado en dos pequentildeas esferas eran

ldquohellip maacutes ficcioacuten que cienciardquo (Figura12)

Figura 12 Pulsera magneacutetica Tomado de

wwwelmundoes suplemento 1692006 nuacutemero 676

La versioacuten opuesta del efecto placebo el nocebo tambieacuten existe

Consiste en el empeoramiento de los siacutentomas o signos de una enfer-

medad por la expectativa del paciente de sentir efectos dantildeinos 12

dolorosos o desagradables ante una falsa medida terapeacuteutica El tema

se trata con mayor detalle en el capiacutetulo 8

Vale la pena hacer notar que los timadores cuestan muy caro Fue

necesario un proceso judicial que duroacute tres antildeos sumado a una inves-

tigacioacuten de la Cliacutenica Mayo para poder desinflar el enorme globo

generado por la pequentildea empresa espantildeola Bio-Ray con sus pulseras

magneacuteticas Y a pesar de todo es muy posible que a la larga los em-

presarios hayan sacado en la jugada ganancias de unos cuantos cientos

de miles (o millones) de euros

En el uacuteltimo capiacutetulo se muestran otros ejemplos del uso desatina-

do de los imanes y la radiacioacuten electromagneacutetica Es de notar que en

algunos ciacuterculos se ha extendido confusa e incorrectamente el teacutermino

magnetoterapia para designar lo que debiera llamarse electromagneto-

terapia pues se aplica radiacioacuten electromagneacutetica y no campos mag-

neacuteticos estaacuteticos

En la radiacioacuten electromagneacutetica estaacuten presentes de forma insepa-

rable ambos tipos de campo el eleacutectrico y el magneacutetico interaccio-

nando continuamente entre siacute De aquiacute que la ilusoria magnetoterapia

se refiera (o debiera referirse) uacutenica y exclusivamente al uso de cam-

pos magneacuteticos estaacuteticos como el de los imanes permanentes sin

componente de campo eleacutectrico Los modernos magnetoterapeutas ni

siquiera estaacuten al tanto de esta realidad elemental y aplican el teacutermino

magnetoterapia indistinta y confusamente a uno u otro caso

Asesino invisible El caso de las pulseras magneacuteticas puede haber dantildeado el bolsillo de

muchos aunque se reconoce que difiacutecilmente pueda haber dantildeado su

salud puesto que no causan efecto alguno a no ser que actuacuteen por

sugestioacuten como placebo El efecto placebo puede sedar pero no cura

por lo que el posible dantildeo causado de forma indirecta siempre estaraacute

presente ya que el paciente puede dejar de utilizar los medicamentos

adecuados confiando en la eficiencia del falso remedio Es este quizaacutes

el mayor peligro que ofrecen en el presente las terapias magneacuteticas

espurias desviar la atencioacuten del paciente de la medicacioacuten adecuada

(que a la larga pudiera ser fatal en algunos casos)

13

No estamos exagerando ya ha ocurrido en el pasado que la aplica-

cioacuten innovadora e indiscriminada de nuevos descubrimientos ha traiacutedo

por consecuencia graves dantildeos a las personas e incluso la muerte Un

ejemplo muy instructivo aunque no el terreno de los imanes sino en el

de la radiacioacuten electromagneacutetica es el de la aplicacioacuten incontrolada de

los rayos X en sus comienzos

Al poco tiempo de aparecer los primeros equipos para hacer radio-

grafiacuteas surgieron en Estados Unidos salones de belleza que usaban los

rayos X para depilar los vellos en diversas partes del cuerpo princi-

palmente de mujeres joacutevenes El tratamiento era promocionado entre

otros por el meacutedico Albert C Geyser quien se presentaba con los

siguientes atributos seguacuten el original en idioma ingleacutes ldquoMedical Di-

rector of the Tricho System Formerly Professor of Physiological

Therapy and Chief of Clinic at Fordham University Lecturer and

Chief of Electro and Roentgenray Clinic at Cornell College Lecturer

and Chief of the Electro and Radio Therapy Clinic at the New York

Polyclinic etcrdquo En fin como para creer a pie juntillas todo lo que eacutel

afirmara

En 1925 existiacutean en Estados Unidos alrededor de 75 maacutequinas Tri-

cho disentildeadas para eliminar los molestos e indeseables vellos en las

mejillas y el labio superior de sentildeoras y sentildeoritas (y quizaacutes de alguacuten

que otro insatisfecho caballero figura 13) Sin embargo al cabo de

unos pocos antildeos se comproboacute que una gran dosis uacutenica de radiacioacuten o

muchas dosis pequentildeas repetidas en largos periacuteodos podiacutean dantildear

seriamente los tejidos sin que el dantildeo se notara de inmediato causan-

do lesiones que saliacutean a la luz meses o antildeos despueacutes Las lesiones se

manifestaban como cambios en la pigmentacioacuten queratosis uacutelceras y

la aparicioacuten de carcinomas que conduciacutean a la muerte

En 1930 el doctor Henry H Hazen publicoacute un artiacuteculo titulado

ldquoDantildeos como Resultado de la Irradiacioacuten en los Salones de Bellezardquo

(American Journal of Roentgenology and Radium Therapy Vol23

No4 409-412 1930) donde aparece escrito lo siguiente ldquoHace alre-

dedor de 5 antildeos cierto nuacutemero de salones de belleza en varias ciuda-

des instalaron maacutequinas Roentgen con el propoacutesito de tratar el vello

superficialhellip (tambieacuten) se aplicaron tratamientos para otras condicio-

neshellip En mi lista hay una paciente que alegaba haber sido tratada por

acneacute y otra por pecasrdquo 14

Figura13 ldquoEl sistema Tricho para eliminar el vello

facial mediante los rayos-X Paciente recibiendo tra-

tamiento en la mejilla Ni dolor ni sensacioacuten de al-

guacuten tipo El meacutetodo infalible usado exitosamente

por 16 antildeos por el Dr Albert C Geyser finado pro-

fesor de Terapeacuteutica Eleacutectrica en la Universidad de

Cornell y refrendado por muchos meacutedicos destaca-

dos No agujas no cera no reactivos Indoloro e

inocuo Garantizado que es permanenterdquo

En su gran mayoriacutea eran mujeres con edades entre 18 y 30 antildeos

Maacutes adelante resume el doctor Hazen

ldquoEn varios congresos han aparecido muchos reportes de dantildeos a la

piel causados por los tratamientos de rayos Roentgen en los salones de

bellezahellip En esta serie de 10 casos no menos de 7 mujeres han recibi-

do serios dantildeoshellip Es de notar que en cada caso aparecioacute una irritacioacuten

a partir de la tercera o cuarta sesioacuten y que no obstante se continuoacute la

aplicacioacuten de los tratamientos No podemos dejar de maravillarnos de

la estupidez de los operadores y de la persistencia e ignorancia de las

viacutectimas Cualquier medida para proteger de su propia tonteriacutea a las

mujeres que buscan mejorar su apariencia es recomendable Es asom-

broso que en muchas comunidades las actas de praacutectica meacutedica inclu-

yan solamente la prescripcioacuten de medicamentos y permitan a cual-

quier fisioterapeuta aplicar sus praacutecticas sin permiso o interferencia

con un total desprecio por los peligros potenciales de su procederrdquo

Lo que resulta auacuten maacutes sorprendente es que situaciones similares

se produzcan en la actualidad no con los rayos X sino otros procedi-

mientos que prometen un maacuteximo de beneficios con un miacutenimo de

incomodidad pero que no curan nada y a la larga pudieran resultar

dantildeinos para el paciente La situacioacuten es mucho peor cuando los prac-

ticantes se ven estimulados por la indiferencia la tolerancia y a veces

el apoyo oficial sumado a criterios de autoridad para intentar acallar

las criacuteticas Una vez introducidos los supuestos tratamientos o tera-

pias son muy difiacuteciles de erradicar A pesar de que el procedimiento

de Tricho podiacutea llegar a causar la muerte reportes de viacutectimas dantildea-

das aparecieron en las revistas meacutedicas hasta unos 15 antildeos despueacutes

bien entrada la deacutecada de los cuarenta

Magnetismo terrestre y campo magneacutetico iquestQueacute es a fin de cuentas el magnetismo iquestY un campo magnetostaacuteti-

co iquestY la radiacioacuten electromagneacutetica No es posible contestar estas

preguntas en pocas palabras

Ante todo es necesario insistir y dejar bien establecido que una co-

sa son los campos magnetostaacuteticos propios de los imanes permanen-

tes que no variacutean con el tiempo y otra muy diferente la radiacioacuten

electromagneacutetica Sus propiedades difieren enormemente De aquiacute que

en este primer capiacutetulo se comience por los campos magnetostaacuteticos

describiendo el magnetismo mineral el campo magneacutetico terrestre

sus principales propiedades y su relacioacuten con el Sol y otros planetas

Magnetita

Las propiedades magneacuteticas del oacutexido de hierro se conocen desde los

tiempos antiguos La magnetita o piedra imaacuten un oacutexido natural de

foacutermula quiacutemica Fe3O4 tiene la propiedad de atraer los objetos elabo-

rados con hierro metaacutelico o sus aleaciones fenoacutemeno que ya le era

familiar a los antiguos egipcios griegos y romanos No es el uacutenico

oacutexido de hierro que existe pero la hematita -Fe2O3 la maghemita -

Fe2O3 y la wuumlstita FeO no poseen propiedades similares a la magneti-

ta 16

Los primeros yacimientos de magnetita de los que se tiene noticia

se encontraban cerca de Magnesia de Tesalia en Grecia junto a me-

nas de oxido y carbonato de magnesio Aparentemente de ahiacute se deri-

voacute el nombre magnetismo del griego μαγνέσ (magneacutes = imaacuten)

Cuando se frota repetidamente un pedazo de hierro alargado con

una piedra imaacuten este adquiere a su vez la capacidad de atraer deacutebil-

mente otros pedazos de hierro se convierte en un imaacuten permanente

Al igual que los trozos del mineral magnetita los imanes producidos

por frotamiento estaacuten polarizados es decir cada uno de ellos tiene dos

regiones o extremos donde las propiedades magneacuteticas se manifiestan

de forma maacutes intensa Las dos regiones se designaron arbitrariamente

como polo norte (o positivo) y polo sur (o negativo) Es faacutecil compro-

bar que los polos de igual signo se repelen y los de signo opuesto se

atraen

Una propiedad del hierro magnetizado es que cuando se le da una

forma alargada o de aguja y se le permite girar libremente (por ejem-

plo suspendido de una cuerda por su centro o flotando en agua sobre

un corcho) la aguja tenderaacute invariablemente a alinearse en la direccioacuten

aproximada norte-sur y de ahiacute los nombres polo norte para el extremo

que se orienta al norte y polo sur para el contrario Existen evidencias

de que los chinos utilizaban estas bruacutejulas rudimentarias para guiarse

en la navegacioacuten desde hace unos mil antildeos El instrumento se comen-

zoacute a utilizar en occidente unos 300 antildeos despueacutes En la figura 14 se

muestra una bruacutejula moderna

Cuando Cristoacutebal Coloacuten cruzoacute el Atlaacutentico en 1492 en busca de las

Indias notoacute que la aguja de su bruacutejula se desviaba ligeramente de la

direccioacuten norte indicada por las estrellas y que la desviacioacuten cambiaba

a medida que se alejaba del continente Pero no fue hasta unos 100

antildeos despueacutes que el meacutedico de la reina Isabel I de Inglaterra William

Gilbert logroacute explicar la desviacioacuten al considerar que la tierra era un

imaacuten gigantesco con sus polos magneacuteticos situados a cierta distancia

de los polos geograacuteficos Estos uacuteltimos son los puntos de la superficie

del planeta por donde pasa su imaginario eje de rotacioacuten El polo norte

o positivo de la bruacutejula siempre apunta al polo magneacutetico norte no al

geograacutefico ademaacutes la posicioacuten de los polos magneacuteticos no es inalte-

rable variacutea con los antildeos La diferencia entre la direccioacuten que indica la

bruacutejula y la del norte geograacutefico o verdadero se llama declinacioacuten

magneacutetica 17

Figura 14 Una aguja o laacutemina magnetizada que puede

girar libremente como la de la bruacutejula siempre apunta

al polo norte magneacutetico

Los imanes son capaces de atraerse o de repelerse y de atraer al

hierro sin que haya contacto directo entre ellos aunque se encuentren

separados a gran distancia La aguja de la bruacutejula gira a causa del

magnetismo terrestre alineaacutendose en la direccioacuten norte-sur a pesar de

que los polos magneacuteticos de la tierra se encuentran a miles de kiloacuteme-

tros Para explicar la existencia de esta interaccioacuten a distancia sin

contacto directo entre los cuerpos los fiacutesicos introdujeron el concepto

de campo magneacutetico

Se considera que cualquier imaacuten tiene asociado un campo magneacuteti-

co que modifica las propiedades del espacio que lo rodea El campo se

extiende en todas las direcciones y es el medio de interaccioacuten con

otros imanes con el hierro y con cualquier otro cuerpo que se conside-

re Se representa mediante una flecha o vector de longitud proporcio-

nal a su valor o intensidad en cada punto (vector intensidad de cam-

po)

Es usual representar la distribucioacuten del campo magneacutetico alrededor

de cualquier objeto mediante liacuteneas imaginarias las liacuteneas de induc-

cioacuten magneacutetica Se dibujan de forma tal que son paralelas a la direc-

cioacuten del vector intensidad de campo en cada punto En la figura 15 se

representan las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica de nuestro planeta Alliacute

donde aparecen maacutes unidas seraacute mayor la intensidad del campo

Figura 15 El extremo de la aguja imantada que apunta al

norte magneacutetico se denomina polo positivo o norte del

imaacuten y se designa con el signo (+) mientras que el otro es

el polo negativo o sur y se designa con el signo (-)

Como los polos magneacuteticos de igual signo se repelen y los de dife-

rente signo se atraen el polo magneacutetico terrestre situado al norte resul-

ta ser realmente un polo negativo (o sur) magneacutetico aunque se le de-

nomine ldquopolo magneacutetico norterdquo para diferenciarlo del polo geograacutefico

lo que a veces induce a confusioacuten

19

En la figura 15 es de notar que las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

solo son paralelas a la superficie de la tierra en las regiones cercanas al

ecuador En cualquier otra locacioacuten estaacuten algo desviadas formando un

cierto aacutengulo con la horizontal (lo que no impide que la bruacutejula siga

apuntando al norte) Es faacutecil comprobar el aacutengulo que forman las liacute-

neas con la horizontal utilizando una bruacutejula Una vez que haya sido

orientada hacia el norte en posicioacuten horizontal basta con girarla frac14 de

vuelta alrededor de la direccioacuten paralela a la aguja de manera que

quede perpendicular a su posicioacuten anterior La aguja giraraacute apuntando

hacia la tierra en el hemisferio norte y hacia el cielo en el hemisferio

sur quedando paralela a la liacutenea de induccioacuten y a la direccioacuten real del

campo en ese punto

El aacutengulo que forman las liacuteneas de induccioacuten con la horizontal en

cada punto de la Tierra es la lsquoinclinacioacutenrsquo del campo magneacutetico en ese

punto

Los polos magneacuteticos se encuentran a una distancia considerable

de los polos geograacuteficos Actualmente el polo norte magneacutetico se en-

cuentra cerca de la isla de Bathurst en el norte de Canadaacute a unos 1

600 km del norte geograacutefico el polo sur magneacutetico se encuentra cerca

de la Tierra Adelia de la Antaacutertica a unos 2 600 km del polo sur geo-

graacutefico Los polos magneacuteticos cambian de posicioacuten con el tiempo

fenoacutemeno conocido como deriva polar y se ha dado el caso de que la

deriva polar se invierta es decir que el desplazamiento de los polos

cambie de sentido o retroceda (Figura 16) La ciencia que estudia los

fenoacutemenos magneacuteticos asociados a la Tierra y su atmoacutesfera se conoce

como Geomagnetismo

A los polos magneacuteticos les gusta el movimiento Ademaacutes de desplazarse a lo largo de la historia geoloacutegica la polaridad

de los polos terrestres tambieacuten se ha invertido perioacutedicamente el norte

magneacutetico se ha convertido en sur y viceversa La razoacuten de estas in-

versiones no es conocida sin embargo han quedado registradas visi-

blemente en las rocas de origen iacutegneo que se van creando tanto en la

superficie de la tierra como en los fondos marinos de nueva forma-

cioacuten

En la deacutecada de 1900-1910 B Brunhes en Francia y M Matuyama

en Japoacuten encontraron que las rocas podiacutean catalogarse en dos grandes

grupos de acuerdo con sus propiedades magneacuteticas El primer grupo

correspondiacutea a las rocas de polaridad normal con su magnetizacioacuten

orientada en la misma direccioacuten y sentido del campo magneacutetico de la

Tierra El segundo estaba constituido por las rocas con polaridad in-

versa con la magnetizacioacuten orientada en sentido contrario a la del

campo terrestre Esta particularidad generoacute muchas interrogantes en su

eacutepoca pues la existencia de dos orientaciones magneacuteticas con sentido

contrario pareciacutea algo totalmente arbitrario e inexplicable Los estu-

dios en diversas locaciones geograacuteficas permitieron conocer con exac-

titud cuaacutel era la orientacioacuten del campo magneacutetico de nuestro planeta

en las diferentes eras geoloacutegicas

Figura 16 Deriva del polo magneacutetico norte durante

los uacuteltimos 200 antildeos Con anterioridad a 1831 estaba

maacutes cercano al polo norte y se desplazoacute hacia el sur

21

Hoy dia se sabe que la roca fundida o magma que fluye de los vol-

canes y hendiduras de la corteza terrestre contiene gases disueltos y

partiacuteculas minerales soacutelidas entre ellas partiacuteculas de magnetita La

magnetita pierde sus propiedades magneacuteticas por encima de los 587 oC pero vuelve a recuperarlas cuando la temperatura disminuye por

debajo de ese valor Cuando el magma se enfriacutea y solidifica las partiacute-

culas de magnetita se magnetizan en la misma direccioacuten que el campo

magneacutetico terrestre y su magnetismo queda ldquocongeladordquo en la posi-

cioacuten original Asiacute quedoacute grabada en la roca la ubicacioacuten del campo

magneacutetico de la tierra en el momento que el magma solidificoacute

Durante la 2da Guerra Mundial (1939-1945) las reservas de petroacute-

leo disminuyeron considerablemente a causa de las acciones beacutelicas

Al terminar la guerra se organizoacute una buacutesqueda intensa en las plata-

formas submarinas para tratar de remediar la escasez de combustible

Las compantildeiacuteas de petroacuteleo construyeron buques con equipos especia-

les de perforacioacuten capaces de cargar toneladas de tuberiacuteas y de perfo-

rar a kiloacutemetros de profundidad Los estudios relacionados con la

oceanologiacutea tambieacuten fueron estimulados por esta situacioacuten y los

oceanoacutelogos comenzaron a estudiar en detalle las caracteriacutesticas mag-

neacuteticas del fondo de los oceacuteanos Uno de los equipos utilizados con

este fin fue un tipo de magnetoacutemetro muy sensible desarrollado para

equipar a los aviones que se dedicaban a la guerra antisubmarina

Las experiencias obtenidas de los buques exploradores de petroacuteleo

se aprovecharon para construir el Glomar Challenger un barco de

investigaciones disentildeado especiacuteficamente para los estudios geoloacutegicos

marinos capaz de tomar muestras de roca a gran profundidad Poste-

riormente mediante meacutetodos paleontoloacutegicos y estudios de isoacutetopos

radiactivos se determinoacute la edad de esas rocas y su orientacioacuten relati-

va Se comproboacute que la expulsioacuten del magma durante decenas de mi-

les de antildeos habiacutea dado lugar a las diferentes cadenas montantildeosas que

actualmente existen en el fondo de los oceacuteanos

iquestPor queacute precisamente en el fondo de los oceacuteanos Porque alliacute la

corteza terrestre es maacutes delgada y para salir al exterior el magma ne-

cesita recorrer un camino mucho maacutes corto que por cualquier otra viacutea

(Figura 17)

22

Figura 17 Cordillera del AtlaacutenticoTomado de This

Dynamic Earth US Dept of the InteriorUS Geological

Survey ISBN 0-16-048220-8

En la medida que se fue revelando la distribucioacuten magneacutetica en el

fondo de los oceacuteanos las diferencias entre las rocas con polaridad

directa e inversa expuestas por Brunhes y Matuyama a principios del

siglo XX dejaron de ser arbitrarias y fue tomando forma un cierto

patroacuten de distribucioacuten Cuando la regioacuten analizada llegoacute a ser suficien-

temente extensa se comproboacute que las regiones magneacuteticas en los fon-

dos oceaacutenicos estaban conformadas en bandas similares a las franjas

de una cebra Franjas de rocas con magnetizacioacuten alterna de polaridad

directa e inversa se alternaban a ambos lados de la cresta central del

oceacuteano Atlaacutentico las denominadas bandas magneacuteticas

En el fondo del oceacuteano la corteza nueva se forma continuamente en la

cresta o parte superior de la cordillera (Figura 18) Lejos de la cresta

las rocas son muy viejas y a medida que nos acercamos a la cresta son

cada vez maacutes joacutevenes lo que se comprueba al analizar la cantidad de

sedimentos depositados en el lecho oceaacutenico Sobre las rocas maacutes

viejas descansa una mayor cantidad de sedimentos

Figura 18 Evidencia experimental de la formacioacuten de las

bandas a) La cresta hace 5 millones de antildeos b) Hace 2 millo-

nes de antildeos c) Hoy diacutea Adaptado de This Dynamic Earth US

Dept of the InteriorUS Geological Survey ISBN 0-16-

048220-8

Las rocas maacutes joacutevenes cercanas a la cresta siempre tienen polari-

dad normal coincidiendo con la direccioacuten actual del campo magneacutetico

terrestre Las bandas de rocas maacutes alejadas alternan su polaridad de

normal a inversa y viceversa indicando que el campo magneacutetico de la

tierra ha invertido su polaridad muchas veces a lo largo de millones de

antildeos Los modelos teoacutericos de formacioacuten de rocas en el fondo del

oceacuteano coinciden de forma excelente con los datos experimentales y

en el presente la corteza oceaacutenica se considera una especie de ldquocinta

magneacuteticardquo donde ha quedado registrada la historia del movimiento de

los polos y de las inversiones del campo magneacutetico terrestre durante mi-

llones de antildeos

En los uacuteltimos antildeos mediciones precisas han dado por resultado una

disminucioacuten significativa de la intensidad del campo magneacutetico terrestre

de aproximadamente 10 Se desconoce si este proceso conduciraacute a otra

inversioacuten de la polaridad o no en un futuro no muy lejano

Magnetosfera y viento solar iquestQuieacuten no sabe que el campo magneacutetico terrestre posibilita la orientacioacuten

geograacutefica con la ayuda de la bruacutejula Junto a la estrella polar sirvioacute de

guiacutea a los viajeros durante siglos Hoy diacutea tambieacuten tenemos el Global

Positional System (GPS) que realiza la misma funcioacuten con mucha mayor

precisioacuten apoyaacutendose en un sistema de 24 sateacutelites que circunvalan la

Tierra Lo que no desmerece ni mucho menos la utilidad de la bruacutejula

Pero es mucho menos conocido que el campo magneacutetico terrestre rea-

liza una segunda y mucha maacutes importante funcioacuten Protege nuestro plane-

ta de los excesos de la radiacioacuten solar hasta el punto que se ha estimado

que de no existir el campo magneacutetico la Tierra seriacutea un sitio seco y aacuterido

como Marte el viento solar habriacutea arrastrado al espacio su agua y su

atmoacutesfera desde hace muchiacutesimos antildeos

El viento solar es un flujo de partiacuteculas cargadas (mayormente proto-

nes y electrones de alta velocidad) que inciden continuamente sobre la

Tierra provenientes del Sol Las partiacuteculas logran escapar de la atraccioacuten

gravitatoria solar porque alcanzan gran energiacutea cineacutetica a causa de las

altas temperaturas

De manera similar a como el agua se desviacutea al chocar con la proa de

una embarcacioacuten y la rodea al interaccionar con el campo terrestre las

fuerzas magneacuteticas hacen que el viento solar cambie de rumbo sin modi-

ficar su energiacutea en una regioacuten del espacio llamada el arco de choque Las

partiacuteculas prosiguen su movimiento formando una larga cola alrededor de

la Tierra o girando a su alrededor creando asiacute una especie de cubierta o

envoltura la magnetofunda

Algunas partiacuteculas logran atravesar esa primera barrera magneacutetica pe-

ro son atrapadas maacutes adentro en los denominados cinturones de radia-

cioacuten de Van Allen (Figura 19) Otras logran lsquocolarsersquo finalmente y llegar

hasta la atmoacutesfera a traveacutes de las cuacutespides en los polos norte y sur inter-

accionando con los gases de las capas superiores La interaccioacuten se

25

puede observar a simple vista y es la que da origen a las auroras (boreal y

austral) fenoacutemeno muy comuacuten en las regiones polares pero que rara vez

se manifiesta cerca de los troacutepicos

Figura 19 Magnetosfera terrestre

Un efecto adicional de esta interaccioacuten electromagneacutetica es que

modifica las corrientes eleacutectricas en la ionosfera regioacuten donde se re-

flejan las ondas de radio De aquiacute que cuando la radiacioacuten es intensa

puede perturbar notablemente las comunicaciones y afectar incluso

los instrumentos electroacutenicos maacutes sensibles

Tormenta magneacutetica La tormenta magneacutetica es una perturbacioacuten transitoria global del cam-

po magneacutetico terrestre Consiste en un descenso bien definido de la

intensidad del campo en todo el planeta no mayor de 05 Dura

entre 12 y 24 horas seguido por una recuperacioacuten gradual que persiste

de 1 a 4 diacuteas La disminucioacuten es causada por un campo magneacutetico

sobrepuesto que se suma al campo terrestre en direccioacuten contraria

reduciendo su valor Se genera en la denominada corriente de anillo

en el cinturoacuten exterior de radiacioacuten que circunvala al planeta cuando

es reforzado por los protones procedentes de alguna erupcioacuten solar

violenta La existencia de esta y otras corrientes alrededor de nuestro

planeta ha sido determinada con gran precisioacuten a partir de las medi-

ciones realizadas por sateacutelites (Figura 110)

Figura 110 La corriente de anillo alrededor de la Tierra

En la actualidad es posible monitorear de forma continua la inten-

sidad del campo magneacutetico terrestre el observatorio Kakioka en Ja-

poacuten publica el registro diario en su sitio WEB (httpwwwkakioka-

jmagojpenindexhtml)

La relacioacuten entre las tormentas magneacuteticas y las manchas solares es

bien conocida desde finales del siglo XIX Cuando son visibles gran-

des manchas solares es mucho maacutes probable que aparezca una gran

tormenta magneacutetica El intenso campo magneacutetico asociado a las man-

chas va unido a fulguraciones y eyecciones de sustancia en la corona

solar Es asiacute como se proyectan nubes de plasma hacia el espacio in-

terplanetario en direcciones bien definidas Si una de esas eyecciones

se orienta hacia la Tierra su frente de onda daraacute origen a una tormenta

magneacutetica

El 13 de marzo de 1989 una tormenta severa hizo colapsar las re-

des eleacutectricas en Queacutebec Canadaacute En cuestioacuten de segundos muchos

circuitos de proteccioacuten se desconectaron Seis millones de personas

quedaron sin energiacutea eleacutectrica durante nueve horas con grandes peacuter-

didas econoacutemicas Esta excepcional tormenta magneacutetica produjo auro-

ras boreales a distancias tan lejanas del polo como es el sur de Texas

Fue el resultado de una gran emisioacuten de masa en la corona solar que

tuvo lugar 4 diacuteas antes

iquestSon dantildeinas las tormentas magneacuteticas La exposicioacuten directa a la

radiacioacuten de partiacuteculas de alta energiacutea como las que componen el

viento solar pueden causar enfermedad por radiacioacuten a personas y

animales El mecanismo es el mismo que el que tiene lugar durante las

explosiones o accidentes nucleares las partiacuteculas atraviesan los tejidos

causando dantildeos microscoacutepicos en las ceacutelulas La radiacioacuten puede afec-

tar los cromosomas causar caacutencer o servir de plataforma para otros

problemas de salud Dosis muy grandes son fatales de inmediato

La atmoacutesfera y la magnetosfera proporcionan un nivel adecuado de

proteccioacuten en la superficie terrestre pero los cosmonautas que se en-

cuentran en oacuterbita estaacuten sujetos a dosis potencialmente letales si son

expuestos a la radiacioacuten proveniente de una erupcioacuten solar Este es

otro de los problemas ineludibles que hay que resolver durante los

vuelos espaciales

Existe mucha especulacioacuten sobre si la lluvia de partiacuteculas que ori-

gina las tormentas magneacuteticas puede o no afectar a las personas en la

superficie terrestre pero casi no hay definiciones hasta el momento

Un reporte del antildeo 2000 publicado en el Astronomical amp Astrophysi-

cal Transactions (Vol 19 1) bajo el tiacutetulo ldquoConfirmacioacuten experimen-

tal del efecto bioefectivo de las tormentas magneacuteticasrdquo asienta sus

resultados en un meacutetodo de diagnoacutestico muy cuestionado y calificado

como no cientiacutefico la electropuntura de Voll (ver capiacutetulo 8) Estu-

dios maacutes recientes fundamentados en mediciones de mayor confiabi-

lidad indican una deacutebil relacioacuten estadiacutestica entre las tormentas magneacute-

ticas y la presioacuten arterial Esos estudios auacuten no han sido reproducidos

por otros investigadores por lo que no se pueden considerar como

definitivos

Magnetismo planetario y solar Los cuatro planetas gigantes (Juacutepiter Saturno Urano y Neptuno) po-

seen campos magneacuteticos mucho maacutes intensos que el terrestre El eje

magneacutetico de Saturno parece estar alineado exactamente con su eje

geograacutefico de rotacioacuten mientras que los de Urano y Neptuno estaacuten

inclinados unos 60ordm a partir del eje geograacutefico Venus por el contrario

no es magneacutetico mientras que el pequentildeo Mercurio solo ligeramente

maacutes grande que nuestra luna sorprendioacute a los cientiacuteficos por estar

magnetizado

Marte y la Luna no poseen campo magneacutetico pero presentan en su

superficie grupos de rocas magnetizadas de forma permanente sugi-

riendo que en alguacuten momento siacute lo tuvieron Los grupos de rocas

magnetizadas en Marte observadas por primera vez en la misioacuten es-

pacial del Mars Global Surveyor son especialmente sorprendentes

debido a que parecen formar bandas similares a las que aparecen en la

cordillera del Atlaacutentico

El campo magneacutetico de Juacutepiter es en particular notable Si los

campos de la Tierra y Juacutepiter fueran representados aproximadamente

por barras magneacuteticas en el centro del planeta la de Juacutepiter seriacutea unas

20 000 veces maacutes intensa El eje magneacutetico de Juacutepiter estaacute ligeramente

desviado del eje de rotacioacuten tal como sucede en la Tierra pero mien-

tras Juacutepiter y la Tierra giran en el mismo sentido la polaridad magneacute-

tica de Juacutepiter se encuentra invertida tiene sentido contrario al de la

Tierra

El Sol posee un campo magneacutetico semejante al de la Tierra pero

su magnetismo se manifiesta adicionalmente de otra manera A prin-

cipios de los antildeos 1600 Galileo Galilei y Christopher Scheiner obser-

varon manchas que se moviacutean en el ecuador solar Tardaban 27 diacuteas

en dar una vuelta completa por lo que dedujeron que el Sol giraba El

periacuteodo se incrementaba a 295 diacuteas en las regiones lejanas al ecuador

indicando que la superficie del Sol no era soacutelida Galileo y Scheiner

supusieron que las manchas eran nubes que flotando sobre la superfi-

cie obstruiacutean parcialmente el paso de luz

Ahora se sabe que las regiones de las manchas no son nubes sino que

estaacuten asociadas a intensos campos magneacuteticos Son maacutes oscuras porque

estaacuten algo maacutes friacuteas unos 2000 ordmC por debajo de la temperatura de los

alrededores Se supone que de alguna manera los intensos campos magneacute-

ticos reducen el flujo local de calor y disminuyen la temperatura en esa

regioacuten pero el proceso mediante el cual ocurre la reduccioacuten auacuten se des-

conoce Los astroacutenomos piensan que las corrientes eleacutectricas que fluyen

en el plasma solar y crean esos campos magneacuteticos toman su energiacutea de la

desigual rotacioacuten del Sol maacutes raacutepida en el ecuador

La intensidad de los campos calculada a partir de diversas mediciones

realizadas en la Tierra y en misiones espaciales con instrumentos muy

especializados resulta ser unas 3000 veces mayor que la del campo mag-

neacutetico terrestre A modo de comparacioacuten el valor de la intensidad de

campo de un imaacuten corriente como el de una bocina de audio puede ser

de 100 a 300 veces la del campo terrestre

Las manchas solares presentan muchos rasgos enigmaacuteticos Su

cantidad aumenta y disminuye siguiendo un ciclo algo irregular que

dura unos 11 antildeos (Figura 111) La mayor parte de las veces las man-

chas aparecen por pares con polaridades magneacuteticas opuestas En la

primera mitad de un ciclo la primera mancha que aparece tiene siem-

pre polaridad norte o (+) y la mancha siguiente polaridad sur (-)

pero en el ciclo posterior las polaridades se invierten

Figura 111 Ciclo de repeticioacuten del nuacutemero de man-

chas solares (Tomado de httpwwwistpgsfc

nasagovstargazeMintrohtm)

El campo magneacutetico global del Sol asociado a sus polos norte y

sur tambieacuten invierte su polaridad cada ciclo unos 3 antildeos despueacutes de

cada miacutenimo de manchas Todo lo anterior indica que este ciclo de 11

antildeos de las manchas solares es un fenoacutemeno esencialmente magneacutetico

Existen varias teoriacuteas para intentar explicar este comportamiento pero

ninguna es definitoria

Teoriacutea del dinamo autosustentable

Esta teoriacutea trata de explicar el origen de los campos magneacuteticos

presentes en muchos astros mediante un modelo simplificado que

imita la realidad Para ello considera un liacutequido conductor de la elec-

tricidad que se encuentra en rotacioacuten Ademaacutes su temperatura no es

homogeacutenea por lo que existen corrientes de conveccioacuten en su seno

similares a las que aparecen en un liacutequido calentado en una cazuela

Las primeras suposiciones acerca del origen del magnetismo terrestre

se sustentaban por el criterio de que la rotacioacuten de la Tierra era la res-

ponsable de la existencia del campo magneacutetico En primera instancia

la idea parece atractiva pues a las partiacuteculas elementales como los

protones y electrones se les asocia cierta rotacioacuten elemental (el mo-

mento angular orbital y el momento angular de spin) y ademaacutes poseen

propiedades magneacuteticas Asiacute por ejemplo PM Blackett ganador del

premio Nobel de 1948 por su trabajo acerca de los rayos coacutesmicos

sugirioacute alguna vez que quizaacutes cualquier objeto en rotacioacuten deberiacutea

tener un campo magneacutetico asociado Sin embargo todos los experi-

mentos realizados con este fin proporcionaron resultados negativos

Posteriormente el descubrimiento de la inversioacuten de la polaridad del

campo magneacutetico ocurrida muchas veces en los uacuteltimos millones de

antildeos (desde luego sin que el sentido de rotacioacuten de la Tierra variacutee)

contradijo enteramente la suposicioacuten de Blackett

Mediante el estudio de las ondas siacutesmicas que se originan durante

los terremotos se ha llegado a conocer que la Tierra posee un nuacutecleo

liacutequido denso de aproximadamente la mitad de su diaacutemetro constitui-

do esencialmente por hierro fundido A su vez ese nuacutecleo liacutequido

posee un nuacutecleo soacutelido auacuten maacutes pequentildeo (Figura 112)

Se supone que el metal fundido estaacute circulando respecto al nuacutecleo

y atraviesa continuamente el campo magneacutetico existente lo que crea-

riacutea corrientes eleacutectricas en el seno del liacutequido Como las corrientes

eleacutectricas generan campos magneacuteticos (ver capiacutetulo 3) de alguna ma-

nera la rotacioacuten creariacutea un campo magneacutetico autosostenido Es decir

el campo generariacutea corrientes que a su vez dariacutean origen al campo que

a su vez engendrariacutea otras corrientes y asiacute sucesivamente La dificul-

tad esencial radica en que hay que demostrar lo anterior basaacutendose

rigurosamente en las leyes de la fiacutesica lo que nadie ha logrado hasta el

momento

El problema es bastante peliagudo porque entre otras cosas la Tie-

rra gira alrededor de un eje imaginario lo que inmediatamente sugiere

que ese eje deberiacutea funcionar como un eje de simetriacutea Sin embargo

ya en 1931 Thomas G Cowling en Inglaterra demostroacute que ninguna

dinamo autosostenida en el centro de la Tierra podiacutea tener un eje de

simetriacutea Auacuten maacutes para resolver el problema de forma incontroverti-

ble seriacutea tambieacuten necesario obtener informacioacuten sobre las fuentes de

calor en el interior del planeta (informacioacuten que no se posee) o al me-

nos hacer suposiciones razonables que conduzcan a una solucioacuten

aceptable 31

Figura 112 El centro de la Tierra Tomado de

httpistpgsfcnasagovearthmagMdynamo2htm

Las fuentes de calor generan movimientos de conveccioacuten en el nuacutecleo

que tambieacuten tendriacutean que formar parte de la solucioacuten del problema

Pero no solo se desconoce doacutende estaacuten las fuentes maacutes intensas de

calor adicionalmente cualquier movimiento de conveccioacuten causado

por el calor estaraacute muy modificado por la rotacioacuten de la Tierra El

efecto seriacutea similar a coacutemo se modifica el movimiento de las masas de

aire en la atmoacutesfera haciendo que huracanes y tormentas se arremoli-

nen en su forma caracteriacutestica

Los intentos teoacutericos realizados hasta el momento solo proporcionan

aproximaciones que no se ajustan a la realidad Los modelos numeacuteri-

cos maacutes recientes buscan soluciones computadorizadas basadas en las

ecuaciones de la magnetohidrodinaacutemica pero para llegar a una solu-

cioacuten vaacutelida se deben resolver sistemas de ecuaciones muy complejos

cuyos paraacutemetros incluso no estaacuten bien determinados Se puede obte-

ner informacioacuten adicional en Demorest Paul Dynamo Theory and

Earths Magnetic Field 21 May 2001

(httpsetiathomeberkeleyedu~pauldetc210BPaperpdf) y tambien

en Fitzpatrick Richard MHD Dynamo Theory 18 May 2002

(httpfarsidephutexaseduteachingplasmalecturesnode69html)

CAPIacuteTULO 2

CAMPO MAGNEacuteTICO

Magnetismo microscoacutepico

Cualquier cuerpo estaacute formado por los pequentildeiacutesimos aacutetomos y estos a

su vez estaacuten constituidos por partiacuteculas mucho maacutes pequentildeas princi-

palmente protones neutrones y electrones aunque no son las uacutenicas

Protones y neutrones se concentran en un nuacutecleo diminuto 10 000 ve-

ces menor que la envoltura donde se encuentran los electrones en mo-

vimiento formando una especie de nube poco definida (figura 21) El

electroacuten es auacuten mucho maacutes pequentildeo tanto que resulta difiacutecil precisar

con exactitud cuaacutento maacutes

Figura 21 A Esquema aproximado de un aacutetomo B Re-

presentacioacuten imaginaria utilizada en algunos caacutelculos y

aproximaciones (modelo planetario)

Aacutetomo significa indivisible en griego La palabra se sigue usando

aunque en realidad los aacutetomos dejaron de ser indivisibles hace mucho

Son muy pequentildeos el aacutetomo maacutes ligero el de hidroacutegeno tiene un diaacute-

metro de aproximadamente 10-10 m (00000000001 m o una diezmillo-

neacutesima de miliacutemetro) Una sola gota de agua contiene maacutes de mil trillo-

nes de aacutetomos Un milloacuten de billones Se expresa por la unidad seguida

de 18 ceros o 1018 En las uacuteltimas deacutecadas la tecnologiacutea moderna ha

permitido fotografiar los aacutetomos e incluso manipularlos uno a uno

(figura 22)

Figura 22 Imaacutegenes de aacutetomos individuales obtenidas me-

diante diversos microscopios de uacuteltima generacioacuten A Aacuteto-

mos ordenados en la superficie de un soacutelido obtenida con un

microscopio electroacutenico de alta resolucioacuten B Aacutetomos indi-

viduales de xenoacuten sobre una superficie de niacutequel ordenados

utilizando un microscopio tuacutenel de barrido para formar las

letras IBM (International Businnes Machines)

Los aacutetomos tienen masa Todos los cuerpos son atraiacutedos hacia la

Tierra y al ser colocados en una balanza tienen peso Cuando los cuer-

pos estaacuten en reposo el peso se expresa por la conocida relacioacuten P =

mg donde m es la suma de las masas de los aacutetomos que lo conforman y

g la aceleracioacuten de la gravedad Los cuerpos tambieacuten poseen propieda-

des eleacutectricas los neutrones en el aacutetomo no tienen carga pero los pro-

tones tienen carga positiva y los electrones negativa En condiciones

normales los cuerpos son eleacutectricamente neutros pues sus aacutetomos po-

seen igual cantidad de protones y electrones Pero si por alguna razoacuten

un cuerpo adquiere electrones en exceso se cargaraacute negativamente Por

el contrario si tiene un defecto de electrones entonces predominaraacute la

carga positiva de los protones y el cuerpo tendraacute una carga positiva La

experiencia nos dice que los cuerpos cargados que poseen igual carga

se repelen y los de carga diferente se atraen

Finalmente ademaacutes de poseer extensioacuten masa y propiedades eleacutec-

tricas las sustancias tambieacuten poseen propiedades magneacuteticas Cada

electroacuten atesora un magnetismo intriacutenseco o momento magneacutetico cuyo

valor se representa por el momento magneacutetico de spin (μs) y se com-

porta como un imaacuten en miniatura Protones y neutrones tambieacuten poseen

un magnetismo intriacutenseco pero menos intenso que el de los electrones

Cuando los electrones pasan a formar parte de un aacutetomo especiacutefico

pueden o no comunicarle propiedades magneacuteticas en dependencia de su

cantidad y su pareamiento La razoacuten es que tienden a ubicarse en la

envoltura atoacutemica por pares con la polaridad opuesta anulando mu-

tuamente su magnetismo de la misma forma que dos imanes largos y

estrechos tienden a cancelarlo al pegarse por sus polos opuestos Si

todos los electrones estaacuten pareados el magnetismo total se cancelaraacute

Una contribucioacuten adicional de los electrones al magnetismo atoacutemico

resulta del momento magneacutetico orbital (μL) originado por la interac-

cioacuten de los electrones con el nuacutecleo atoacutemico (figura 23) El momento

magneacutetico atoacutemico (a) recoge las contribuciones de los momentos

magneacuteticos orbitales y de spin de todos los electrones del aacutetomo

Figura 23 Representacioacuten claacutesica del

momento magneacutetico de spin μs y el

momento magneacutetico orbital μL asocia-

dos a un electroacuten

Cuando la suma de las contribuciones de todos los electrones se anu-

la se obtiene un aacutetomo diamagneacutetico (μa = 0) que esencialmente no

posee propiedades magneacuteticas intriacutensecas aunque puede ser repelido

deacutebilmente por un campo magneacutetico externo como se veraacute en la sec-

cioacuten siguiente Las sustancias formadas por aacutetomos de este tipo son

sustancias o materiales diamagneacuteticos

En los aacutetomos paramagneacuteticos la suma de contribuciones produce un

momento magneacutetico no nulo (μa ne 0) y cada aacutetomo se comporta como

un imaacuten microscoacutepico Cuando esos aacutetomos se unen dan origen a los

materiales paramagneacuteticos

35

En adicioacuten existen aacutetomos paramagneacuteticos un tanto especiales que

se organizan de forma espontaacutenea para formar soacutelidos con propiedades

magneacuteticas mucho maacutes intensas que los paramagneacuteticos convenciona-

les estos soacutelidos se denominan ferromagneacuteticos y se describen en las

secciones siguientes

Diamagnetismo

Son diamagneacuteticos algunos metales como el cobre y el bismuto los

gases inertes como el helio el argoacuten y el neoacuten el hidroacutegeno molecular

la sal de mesa el agua y muchos otros compuestos orgaacutenicos e inorgaacute-

nicos Sin embargo a pesar de que el momento magneacutetico de los aacuteto-

mos de las sustancias diamagneacuteticas es nulo estas sustancias son capa-

ces de interaccionar con los campos magneacuteticos externos por la razoacuten

siguiente

Cuando un campo magneacutetico externo actuacutea sobre un material dia-

magneacutetico en los aacutetomos que lo componen aparecen dipolos magneacuteti-

cos inducidos similares a pequentildeos imanes pero de sentido contrario al

del campo externo aplicado Surgen fuerzas de repulsioacuten muy deacutebiles y

la sustancia diamagneacutetica es repelida hacia la regioacuten donde el campo

magneacutetico es menos intenso Esta propiedad es independiente de si el

campo externo tiene polaridad norte o polaridad sur

La interaccioacuten diamagneacutetica es muy pequentildea Solo es detectable

cuando se aplican campos magneacuteticos muy intensos y no es necesario

tomarla en cuenta en aplicaciones de intereacutes praacutectico cuando hay pre-

sentes efectos magneacuteticos adicionales como los paramagneacuteticos o fe-

rromagneacuteticos

Paramagnetismo

Son paramagneacuteticos algunos gases como el nitroacutegeno y oxiacutegeno mole-

culares metales como el aluminio el wolframio y el platino y muchas

sales y otros compuestos Al acercarse una sustancia paramagneacutetica a

un campo magneacutetico cada aacutetomo interacciona por separado con el

campo y su momento magneacutetico tiende a orientarse en la direccioacuten del

campo externo o se orienta realmente si la sustancia es un gas o un

liacutequido poco viscoso Conjuntamente surgen fuerzas de atraccioacuten tal y

como ocurre con los polos opuestos de dos imanes convencionales y la

sustancia es atraiacuteda deacutebilmente como un todo hacia la regioacuten donde el

campo es maacutes intenso (hacia donde estaacuten maacutes unidas las liacuteneas de in-

duccioacuten magneacutetica)

En la figura 24 una barra imantada ilustra lo dicho anteriormente

Las liacuteneas de induccioacuten salen de un extremo y se curvan para llegar al

otro formando rizos o bucles cerrados con una parte dentro del imaacuten y

la otra fuera El campo magneacutetico es maacutes intenso en los extremos de la

barra donde las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica estaacuten maacutes unidas en los

costados donde estaacuten separadas el campo magneacutetico es maacutes deacutebil

Figura 24 Las sustancias paramagneacuteticas son atraiacutedas

hacia donde el campo es maacutes intenso (liacuteneas de induccioacuten

magneacutetica maacutes unidas) Las diamagneacuteticas son repelidas

Este comportamiento no depende de si el polo es norte o

sur

Magnetismo macroscoacutepico No es posible separar los polos magneacuteticos Cualquier intento de dividir

un imaacuten permanente da origen a otros imanes con sus correspondientes

polos positivo y negativo aunque la divisioacuten se repita hasta alcanzar un

tamantildeo microscoacutepico y llegar al nivel atoacutemico (figura 25) Significa

que no existe una carga o monopolo magneacutetico anaacutelogo a la carga eleacutec-

trica que seraacute analizada en el capiacutetulo siguiente

La intensidad del campo magneacutetico en el vaciacuteo se designa usual-

mente por H o por la induccioacuten magneacutetica B Cuando se designa por

37

H su magnitud en el Sistema Internacional de Unidades se mide en

amperemetro (Am) Cuando se designa por B se mide en tesla (T) En

otros sistemas de unidades ya en desuso se utilizaban el Oersted (Oe)

y el Gauss (G) con ese fin Maacutes detalles sobre el Sistema Internacional

de Unidades aparecen en el apeacutendice al final del capiacutetulo

Figura 25 Dipolo magneacutetico

En el vaciacuteo B y H se relacionan por la expresioacuten B = oH donde o

es una constante denominada permeabilidad del vaciacuteo En cualquier

otro medio B y H se relacionan seguacuten B = o(H + M) donde H es el

campo externo al medio y M la magnetizacioacuten originada por la contri-

bucioacuten de los momentos magneacuteticos internos de la sustancia en cues-

tioacuten

Otros paraacutemetros magneacuteticos son la permeabilidad relativa r y la

susceptibilidad magneacutetica m relacionada con r por la expresioacuten m =

r ndash1 Para los paramagneacuteticos m es positiva mientras que para los

diamagneacuteticos es negativa En la tabla 21 aparecen los valores de algu-

nas sustancias Los valores negativos indican que tanto el cobre como

el agua son diamagneacuteticos

TABLA 21

Susceptibilidad magneacutetica de algunas sustancias

Sustancia m (adimensional)

Cobre - 098 x 10-5

Magnesio 12 x 10-5

Oxiacutegeno (1 atm) 1935 x 10-8

Agua - 056 x 10-6

38

Las ceacutelulas y los tejidos no obstruyen apreciablemente el paso del

campo magneacutetico De ahiacute que cuando se aplica uno de estos campos a

una planta animal o persona aunque sea de muy baja intensidad siem-

pre podraacute interactuar en mayor o menor grado con todas las moleacuteculas

aacutetomos e iones del sujeto en cuestioacuten La interaccioacuten seraacute mucho menos

importante con los aacutetomos e iones diamagneacuteticos que con los paramag-

neacuteticos y por regla general esta uacuteltima es la interaccioacuten que se debe

considerar junto a la ferromagneacutetica Las cargas en movimiento dentro

del organismo que crean corrientes eleacutectricas de intensidad detectable

tambieacuten pueden interaccionar con los campos magneacuteticos Si los cam-

pos magneacuteticos son muy intensos su interaccioacuten con las ceacutelulas y los

tejidos puede causar perjuicios en el organismo como se veraacute maacutes ade-

lante

Paramagnetismo y bajas temperaturas

Mediante la magnetizacioacuten y desmagnetizacioacuten sucesiva de sustancias

paramagneacuteticas se han obtenido las temperaturas maacutes lsquofriacuteasrsquo posibles

Desarrollado por primera vez en 1937 por el quiacutemico William Giauque

el meacutetodo utiliza un campo externo para alinear los momentos magneacuteti-

cos de los aacutetomos de la sustancia utilizada para enfriar usualmente una

sal paramagneacutetica en disolucioacuten La disolucioacuten se sumerge en un bantildeo

de helio liacutequido (- 2689 degC) que la enfriacutea y a la vez sirve de conduc-

tor del calor

La sal logra enfriarse conjuntamente con sus alrededores porque pa-

ra lograr alinearse cuando se aplica un campo externo los momentos

magneacuteticos de los aacutetomos que la componen necesitan ceder calor El

helio liacutequido traslada ese calor al exterior Cuando se eliminan a la vez

la conduccioacuten del calor (aislando el sistema) y el campo magneacutetico

externo los momentos magneacuteticos adoptan nuevamente una orientacioacuten

desordenada absorben calor y reducen la temperatura de la sal y sus

alrededores El proceso se repite ciacuteclicamente para lograr la mayor dis-

minucioacuten posible de la temperatura

Con este proceso se han alcanzado temperaturas muy cercanas al ce-

ro de la escala absoluta de Kelvin (hasta 0002 K) La temperatura del

hielo fundente (cero grados de la escala Celsius) equivale a 27315 K

El cero de la escala Kelvin se conoce como cero absoluto

De seguro el lector ya se habraacute preguntado iquestpor queacute algunas sustan-

cias tienen un magnetismo mucho maacutes fuerte que las demaacutes iquestPor queacute

algunas se magnetizan permanentemente formando imanes y otras no

La respuesta estaacute en que como se dijo antes dentro de las sustancias

formadas por aacutetomos paramagneacuteticos existe un grupo especial que tiene

propiedades magneacuteticas muy acentuadas las sustancias ferromagneacuteti-

cas

Ferromagnetismo

Ciertos soacutelidos metaacutelicos como el hierro el niacutequel el cobalto y muchas

de sus aleaciones son ferromagneacuteticos Estos materiales son atraiacutedos

fuertemente por el imaacuten con una intensidad miles de veces mayor que

los materiales paramagneacuteticos Algunos de ellos tienen la propiedad de

que pueden ser magnetizados permanentemente mediante un proceso

conocido por magnetizacioacuten teacutecnica que consiste en someter el mate-

rial a la accioacuten de un campo magneacutetico externo de gran intensidad

generado por un electroimaacuten (ver figura 211)

En adicioacuten a los metales y aleaciones tambieacuten existen oacutexidos y ce-

raacutemicas que poseen propiedades magneacuteticas notables La magnetita

Fe3O4 es una de estas sustancias asiacute como otros oacutexidos sinteacuteticos de

parecida estructura cristalina donde parte de los aacutetomos de hierro se

sustituyen con manganeso niacutequel cobalto zinc litio o sus mezclas

Los oacutexidos poseen un magnetismo un tanto diferente al anterior desde

el punto de vista microscoacutepico y se les llama ferrimagneacuteticos aunque

no existen diferencias esenciales en su comportamiento macroscoacutepico

La mayor diferencia es que los metales y aleaciones son buenos con-

ductores de la electricidad pero los ferrimagneacuteticos la conducen muy

mal son aislantes de la corriente eleacutectrica Sus propiedades magneacuteticas

aunque intensas no llegan a ser tan notables como en los ferromagneacuteti-

cos pero por otra parte su alta resistividad las hace insustituibles en

muchas aplicaciones Por ejemplo en dispositivos para radio y televi-

sioacuten donde los metales ferromagneacuteticos dan origen a grandes peacuterdidas

de energiacutea por disipacioacuten de calor

La intensa actividad magneacutetica de los materiales ferro y ferrimagneacute-

ticos se debe a que los aacutetomos de estas sustancias interaccionan espon-

taacuteneamente unos con otros Esa interaccioacuten hace que sus momentos

magneacuteticos se ordenen en conglomerados de tamantildeo microscoacutepico

llamados dominios magneacuteticos Todos los momentos magneacuteticos atoacute-

micos dentro de un determinado dominio apuntan en la misma

40

direccioacuten por lo que cada dominio se comporta como un dipolo magneacute-

tico de intensidad miles de veces mayor que la de un solo momento

magneacutetico de valor a

Es posible caracterizar el efecto magneacutetico mediante la magnetiza-

cioacuten M nuacutemero de momentos magneacuteticos atoacutemicos por unidad de vo-

lumen en el material considerado Si se utiliza el siacutembolo para indicar

la suma de todos los momentos magneacuteticos atoacutemicos a

en un volumen

V determinado entonces a

V

M La pequentildea flecha sobre μa indica

que al sumar hay que tomar en cuenta las diferentes direcciones hacia

donde estaacuten orientados los momentos magneacuteticos (son magnitudes vec-

toriales a diferencia de las escalares como la masa o la temperatura

que simplemente se suman) En el Sistema Internacional de Unidades

M se mide en las mismas unidades de H amperemetro (Am)

Dentro de cada dominio donde todos los momentos magneacuteticos

atoacutemicos estaacuten orientados en la misma direccioacuten M tiene el mayor

valor posible que puede alcanzar M = Ms (magnetizacioacuten de satura-

cioacuten) Sin embargo no todos los dominios magneacuteticos del material

estaacuten orientados en la misma direccioacuten A causa de la agitacioacuten teacutermica

siempre presente cada dominio estaraacute orientado en una direccioacuten dife-

rente a la de los restantes (figura 26) Si se considera el volumen de

todo el material y se suman los momentos magneacuteticos de todos los do-

minios microscoacutepicos aquellos orientados en sentido contrario se can-

celaraacuten El efecto que se obtiene al nivel macroscoacutepico es el de un ma-

terial sin magnetizacioacuten (M = 0)

En resumen en un material ferromagneacutetico no magnetizado previa-

mente dentro de cada dominio microscoacutepico la magnetizacioacuten tiene un

valor Ms pero en el promedio macroscoacutepico para todo el material M =

0

Para orientar todos los dominios en una misma direccioacuten es necesa-

rio aplicar un campo externo H asiacute es posible lograr que las fronteras

entre los dominios (las paredes de dominio) se desplacen de sus posi-

ciones de equilibrio Mediante ese mecanismo los dominios orientados

en la direccioacuten favorable paralela a H aumentan de tamantildeo a costa de

los dominios vecinos Aparece entonces una magnetizacioacuten macroscoacute-

pica resultante M ne 0 en la direccioacuten del campo aplicado y una fuerza F

de atraccioacuten notable sobre el material dirigida hacia el origen del cam-

po externo (figura 26) Si H es bastante intenso llega un momento en

que todos los momentos magneacuteticos apuntan en la misma direccioacuten y el

material queda totalmente magnetizado (o saturado) en lo macroscoacutepi-

co

Figura 26 Aplicacioacuten de un campo externo H sobre un

material ferromagneacutetico Aparece una fuerza F de

atraccioacuten hacia el origen del campo Si hay condiciones

adecuadas al retirar el campo externo el material queda

magnetizado en forma permanente

Materiales lsquodurosrsquo y lsquoblandosrsquo

Seguacuten su comportamiento en presencia del campo externo H los mate-

riales ferro y ferrimagneacuteticos tanto metaacutelicos como ceraacutemicos se divi-

den en duros y blandos En los materiales lsquodurosrsquo es necesario aplicar

un campo intenso para magnetizar el material Estos materiales se usan

para construir imanes artificiales pues son capaces de retener una parte

importante de la magnetizacioacuten despueacutes de que se retira el campo apli-

cado En los materiales lsquoblandosrsquo el campo necesario para magnetizar

el material es muy pequentildeo De aquiacute que estos materiales se utilicen

para fabricar dispositivos eleacutectricos y electroacutenicos que van a ser some-

tidos a un reacutegimen de campo variable (transformadores inductores y

nuacutecleos de electroimanes) donde la retencioacuten de la magnetizacioacuten o

remanencia es indeseable

Tanto los materiales duros como los blandos presentan el fenoacutemeno

de histeacuteresis que consiste en el retraso de la magnetizacioacuten M respecto

al campo aplicado H Si se grafican los diferentes valores que M va

tomando cuando H primero aumenta y despueacutes disminuye hasta inver-

tir su sentido se obtiene una curva cerrada caracteriacutestica llamada lazo

de histeacuteresis (figura 27) En vez de la magnetizacioacuten M tambieacuten es

usual emplear la induccioacuten magneacutetica B = μo (H + M) para caracterizar

el lazo En la figura 27 un valor negativo de H indica que se invirtioacute su

sentido Para H = 0 la magnetizacioacuten no se anula sino que toma el va-

lor Mr = Bro (magnetizacioacuten remanente) Para lograr anular la magne-

tizacioacuten del material es necesario aplicar un campo contrario de inten-

sidad Hc denominado fuerza coercitiva

El aacuterea encerrada por el lazo de histeacuteresis es proporcional a la ener-

giacutea que hay que gastar para magnetizar el material En un nuacutecleo some-

tido a una corriente alterna de alta frecuencia como ocurre en los cir-

cuitos de radio y TV el campo magneacutetico se invierte continuamente

miles o millones de veces por segundo si el aacuterea del lazo no es muy

pequentildea las peacuterdidas de energiacutea seraacuten prohibitivas Por el contrario un

material disentildeado para aplicarse como imaacuten permanente usualmente

requiere de un lazo de histeacuteresis con la mayor aacuterea posible pues una

cifra de meacuterito para esta aplicacioacuten es el maacuteximo valor del producto BH

en el cuadrante superior izquierdo del lazo de histeacuteresis (fig 27)

El producto (BH)maacutex mide la energiacutea magneacutetica almacenada en el

imaacuten a mayor energiacutea mayor poder de atraccioacuten para un mismo volu-

men de material magneacutetico Un gran (BH)maacutex requiere a su vez grandes

valores de Mr y Hc Mientras mayores sean Mr y Hc tambieacuten lo seraacute el

aacuterea encerrada por el lazo

En la tabla 22 aparece la permeabilidad de algunas aleaciones y

compuestos ceraacutemicos ferro y ferrimagneacuteticos blandos Los valores son

miles de veces superiores a los de las sustancias paramagneacuteticas En la

tabla 23 se muestran algunos valores tiacutepicos de la fuerza coercitiva Hc

en kiloamperemetro (kAm) y la remanencia Mr en tesla (T) pertene-

cientes a aleaciones y compuestos utilizados en la fabricacioacuten de ima-

nes permanentes Tambieacuten aparece el producto (BH)maacutex en

43

kilojoulemetro cuacutebico (kJm3) 1 kJ = 103 J Las propiedades de las

diferentes aleaciones que se muestran en las tablas pueden variar nota-

blemente de uno a otro fabricante

Figura 27 Lazo de histeacuteresis induccioacuten magneacutetica B en

funcioacuten de la intensidad de campo aplicada H Br es la

induccioacuten remanente y Hc la fuerza coercitiva La curva

punteada es la curva virgen de magnetizacioacuten o curva de

induccioacuten normal soacutelo se obtiene cuando el material se

magnetiza por primera vez

TABLA 22 Propiedades magneacuteticas de materiales blandos

Material maacutexima

Ferrita de Ni 2 500

Fe 5 500

Fe 96 ndash Si 4 8 000

Ferrita de Mn 10 000

Fe 55 ndash Ni 45 50 000

44

Tabla 23 Propiedades de histeacuteresis de algunos materiales para

imanes permanentes

Material Hc(kAm) Mr(T) (BH)maacutex (kJm3)

Ferrita de estroncio 100-300 02-04 10-40

Alnico 275 06-14 10-88

SmCo5 600-2000 08-11 120-200

Nd2Fe14B 750-2000 10-14 200-440

Temperatura de Curie

Cuando los materiales ferro y ferrimagneacuteticos se calientan y su tempe-

ratura aumenta Ms disminuye a causa de la agitacioacuten teacutermica y las pro-

piedades magneacuteticas se reducen Por encima de cierta temperatura co-

nocida como temperatura o punto de Curie la estructura de dominios

desaparece y Ms se hace igual a cero Esta temperatura caracteriacutestica

de cada material se llama asiacute en honor del fiacutesico franceacutes Pierre Curie

que descubrioacute el fenoacutemeno en 1895 El punto de Curie del hierro metaacute-

lico es de unos 770 C En los ferrimagneacuteticos esta temperatura se de-

nomina temperatura de Neacuteel por el trabajo destacado de Louis Eugegravene

Neacuteel sobre las propiedades magneacuteticas de los soacutelidos

Si el material se enfriacutea nuevamente tras alcanzar la temperatura de

Curie recupera espontaacuteneamente la estructura microscoacutepica de domi-

nios pero queda totalmente desmagnetizado en lo macroscoacutepico Para

que recupere las propiedades magneacuteticas anteriores es necesario volver

a aplicar el proceso de magnetizacioacuten teacutecnica

Magnetismo en los organismos vivos

Existen microorganismos y animales superiores que han lsquoaprendidorsquo a

utilizar el magnetismo terrestre a su conveniencia Algunos prefieren

llamar al estudio de estos temas magnetobiologiacutea otros los denominan

45

biomagnetismo Se ha encontrado magnetita formando parte del orga-

nismo de diversos animales bacterias anguilas palomas y delfines

entre otros Se presume que estos animales utilizan el campo magneacutetico

de la tierra como una especie de bruacutejula interna que les sirve de orienta-

cioacuten para desplazarse en su medio ambiente aunque esto auacuten no ha sido

comprobado en la mayoriacutea de los casos

Un organismo donde se ha comprobado sin lugar a dudas la capaci-

dad de orientarse en la direccioacuten de las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

es el Aquaspirillum magnetotacticum o bacteria magnetotaacutectica descu-

bierta en 1975 por Richard P Blakemore Este investigador encontroacute

que algunas de las bacterias que eacutel observaba al microscopio siempre se

moviacutean hacia el mismo lado del portamuestras cuando acercaba un

imaacuten y comproboacute que invariablemente se dirigiacutean hacia el polo norte

Las bacterias muertas tambieacuten se alineaban paralelas a las liacuteneas de

induccioacuten del campo magneacutetico pero desde luego no se trasladaban al

igual que las vivas

Estas bacterias son capaces de orientarse y viajar a lo largo de las liacute-

neas de induccioacuten porque producen pequentildeas partiacuteculas o magnetoso-

mas compuestos esencialmente de magnetita cada partiacutecula es un pe-

quentildeo imaacuten permanente con sus polos norte y sur Las bacterias se las

arreglan para ordenar estos pequentildeos imanes en una liacutenea y asiacute cons-

truir un imaacuten mucho maacutes largo y potente Utilizan ese imaacuten compuesto

para alinearse a lo largo de las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacuteti-

co de la tierra

En la figura 28 se muestra una bacteria magnetotaacutectica con las hile-

ras de magnetosomas en su interior La seccioacuten ampliada muestra una

de las hileras Las manchas difusas inferiores de mucho mayor tamantildeo

son graacutenulos de azufre

Figura 28 Bacterias magnetotaacutecticas y magnetosomas

Tomado de Magnetite in Freshwater Magnetic Bacteria

Science 203 1355-1357 (1979)

46

iquestPara queacute necesitan una bruacutejula estos microorganismos Estas bac-

terias prefieren vivir lejos de las aacutereas oxigenadas en regiones donde

hay poco o ninguacuten oxiacutegeno son anaeroacutebicas En un medio acuoso el

nivel de oxiacutegeno decrece a medida que se avanza en profundidad y las

bacterias magnetotaacutecticas utilizan sus bruacutejulas internas para conocer

doacutende se encuentra lo maacutes profundo

Las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica son paralelas a la superficie de la

tierra solo en el ecuador en la medida que nos alejamos de alliacute las

liacuteneas de induccioacuten se inclinan hacia la tierra hasta llegar a ser perpen-

diculares en los polos En el hemisferio sur salen de la tierra formando

un aacutengulo y en el hemisferio norte entran en la tierra de manera que

las bacterias que viven en el hemisferio norte al orientarse hacia el

norte van efectivamente hacia lo maacutes profundo Y como era de espe-

rar se comproboacute que las bacterias del hemisferio sur en vez de seguir

el norte se orientan al sur En el ecuador se encuentra una mezcla de

bacterias tipo lsquonortersquo y tipo lsquosurrsquo En experimentos realizados en el

laboratorio la inversioacuten artificial de los campos norte y sur llevoacute a una

inversioacuten de la polaridad de las bacterias en un teacutermino de 8 semanas

Otros ejemplos

Se ha descubierto que las abejas poseen material magneacutetico en la parte

anterior del abdomen el magnetismo parece desarrollarse en el estado

de crisaacutelida y persiste luego en los adultos Tambieacuten existe material

magneacutetico en la anguila particularmente en los huesos del craacuteneo de la

columna vertebral y la faja pectoral En la cabeza y el cuello de las

palomas mensajeras se ha encontrado material ferromagneacutetico en es-

tructuras visibles a simple vista (05 - 2 mm) entre la membrana que

cubre el sistema nervioso central (duramadre) y el craacuteneo Cuando el

material se observa al microscopio electroacutenico aparece una sustancia

opaca de aproximadamente 01 microacutemetros de espesor constituida por

cristales negros de magnetita Tambieacuten se ha encontrado magnetita en

mamiacuteferos especialmente en el delfiacuten comuacuten del Paciacutefico (Delphinus

delphis) aunque esta sustancia magneacutetica se ha localizado en muchas

partes de la cabeza la regioacuten de mayor concentracioacuten se encuentra unos

2 cm detraacutes de la cresta formada por la sutura de las partes occipitales

parietales y frontales en la parte izquierda de la hoz cerebral entre el

craacuteneo y la duramadre

47

Los tiburones poseen un complejo sistema de deteccioacuten electromag-

neacutetico disperso en su cabeza (aacutempulas electrorreceptoras de Lorenzini)

Las aacutempulas estaacuten unidas por canales conductores gelatinosos Cuando

el tiburoacuten avanza con una cierta velocidad va atravesando las compo-

nentes horizontales del campo magneacutetico terrestre Esto crea una dife-

rencia de potencial eleacutectrico en las aacutempulas Como la piel del tiburoacuten

tiene una resistividad muy alta no aparece una diferencia de potencial

detectable entre la superficie ventral y dorsal del animal Sin embargo

la alta conductividad de los canales siacute ocasiona una diferencia de poten-

cial notable en las aacutempulas (A Kalmijn IEEE Trans Magn 17 1113

1981) El umbral de deteccioacuten del campo eleacutectrico por las aacutempulas se

considera cercano a los 2 μVm (iexcleste es el valor del campo que se ob-

tendriacutea con una bateriacutea corriente si los bornes estuvieran separados a

750 km) Una sensibilidad tan extraordinaria sugiere que la magneto-

rrecepcioacuten mediante la induccioacuten magneacutetica es perfectamente posible

Es decir el tiburoacuten utilizariacutea la deteccioacuten del voltaje inducido para de-

terminar su posicioacuten relativa a las liacuteneas de induccioacuten del campo mag-

neacutetico terrestre

Cada antildeo miles de ballenas y delfines quedan varados vivos o

muertos en las playas de todo el mundo Lo mismo puede encallar un

solo animal que toda una manada Algunos de estos animales son viejos

y enfermos pero tambieacuten hay muchos joacutevenes y fuertes A pesar de que

los encallamientos ocurren con frecuencia no siempre se ha podido

encontrar una explicacioacuten razonable de este comportamiento Algunos

de estos sucesos son faacuteciles de explicar los animales mueren en el mar

y las corrientes los llevan hasta la playa Pero cuando los animales que

quedan varados estaacuten vivos es mucho maacutes difiacutecil encontrar una explica-

cioacuten Una de las muchas teoriacuteas que existen es que el encallamiento

ocurre donde las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacutetico terrestre

cruzan la liacutenea de la costa razoacuten por la cual los animales pierden su

orientacioacuten

Se han llevado a cabo gran cantidad de experimentos para verificar

el sentido de orientacioacuten magneacutetica de muchos animales sometieacutendolos

a la accioacuten de campos magneacuteticos y estudiando su comportamiento bajo

diferentes condiciones los experimentos preferidos son con palomas

mensajeras aunque tambieacuten se experimenta con insectos peces hellip y

hasta con personas Algunos experimentos proporcionan evidencia a

favor de un sistema de orientacioacuten fundamentado en el campo magneacuteti-

co de la tierra otros no

Figura 29 Orientacioacuten magneacutetica Posible explicacioacuten

del por queacute tantas ballenas y delfines quedan embarran-

cados en las playas (ver texto)

No obstante a pesar de los muacuteltiples experimentos auacuten no se ha po-

dido idear un posible mecanismo que explique coacutemo se logra la orien-

tacioacuten En las bacterias magnetotaacutecticas el mecanismo de orientacioacuten es

muy simple funciona incluso con la bacteria muerta En un organismo

maacutes complejo debiera existir alguna conexioacuten de la sustancia magneacutetica

con el sistema nervioso para poder explicar la conducta de orientacioacuten

observada pero tal conexioacuten auacuten no se ha encontrado Como conse-

cuencia aunque no es difiacutecil encontrar escritos que dan por sentado que

muchas aves se guiacutean en sus migraciones por una combinacioacuten visual y

magneacutetica muchos biofiacutesicos no creen que la sensibilidad al campo

magneacutetico de los animales superiores esteacute comprobada y el tema se

encuentra auacuten abierto a la investigacioacuten

Magnetizacioacuten teacutecnica Hasta 1821 solo se conociacutea el campo magneacutetico asociado a los imanes

permanentes En ese antildeo el cientiacutefico daneacutes Hans Christian Oersted

mientras mostraba a sus amigos el flujo de una corriente eleacutectrica en un

alambre notoacute que el paso de la corriente haciacutea que la aguja de una bruacute-

jula cercana se moviera El nuevo fenoacutemeno fue estudiado en detalle

con posterioridad por Andreacute-Marie Ampegravere quien fue el primero en

demostrar que dos alambres conductores paralelos por los que circula

una corriente continua en el mismo sentido se atraen a causa del campo

magneacutetico asociado a la corriente Si los sentidos de la corriente son

opuestos los alambres se repelen

La direccioacuten de las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica asociadas al

alambre con corriente cumple la regla de la mano derecha si se orienta

el pulgar en el sentido de la corriente los restantes dedos de la mano

indican el sentido de giro de las liacuteneas de induccioacuten alrededor del alam-

bre (figura 210)

Figura 210 Experimento de Oersted La bruacutejula tiende a orientarse parale-

la a las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica asociadas a la corriente Las liacuteneas

de induccioacuten forman circunferencias conceacutentricas alrededor del alambre en

toda su longitud

Un enrollado de alambre conductor con muchas vueltas en paralelo

actuacutea como un electroimaacuten cuando se le hace pasar una corriente eleacutec-

trica Sus propiedades magneacuteticas son ideacutenticas a las de un imaacuten per-

manente (figura 211) El clavo de hierro en la figura actuacutea como un

nuacutecleo ferromagneacutetico que refuerza notablemente las propiedades del

electroimaacuten por la contribucioacuten de la magnetizacioacuten M del material

Mediante los electroimanes es posible generar campos magneacuteticos

de gran intensidad Aplicando esos campos a una sustancia ferromagneacute-

tica ldquodurardquo es posible fabricar imanes permanentes artificiales

La tecnologiacutea de construccioacuten de los imanes artificiales ya tiene maacutes

de 100 antildeos y ha posibilitado obtener imanes cada vez maacutes pequentildeos

con campos magneacuteticos cada vez maacutes intensos Los imanes sinteacuteticos

actuales poseen muchiacutesima maacutes energiacutea y poder de atraccioacuten que la

magnetita natural (figura 212)

Figura 211 A Electroimaacuten de construccioacuten casera con un

nuacutecleo de hierro (clavo) B Electroimaacuten industrial de gran

potencia

Figura 212 Efectos sorprendentes obtenidos con superimanes sinteacuteticos mo-

dernos de neodimio-hierro-boro

Grabacioacuten magneacutetica La singular propiedad que poseen los materiales duros de conservar la

magnetizacioacuten permite utilizarlos como elementos de memoria o alma-

cenamiento de datos El primer instrumento de registro y lectura mag-

neacutetica el telegraacutefono fue inventado en 1898 por el ingeniero daneacutes

Valdemar Poulsen Como sistema grabador utilizaba una cinta de acero

y un pequentildeo electroimaacuten o cabezal en forma de herradura Mediante

un circuito eleacutectrico lograba convertir las sentildeales sonoras en impulsos

magneacuteticos Los impulsos orientaban en forma codificada los dominios

magneacuteticos de la cinta mientras se deslizaba sobre los polos del electro-

imaacuten movida por un sistema mecaacutenico auxiliar Posteriormente se

podiacutea reproducir el sonido haciendo pasar la cinta sobre los polos de

otro electroimaacuten que haciacutea las veces de lector o reproductor La cinta

en movimiento previamente magnetizada induciacutea en la bobina del

electroimaacuten una pequentildea diferencia de potencial eleacutectrico Esa sentildeal

podiacutea ser amplificada y convertida de nuevo en sonido mediante otro

circuito electroacutenico que decodifica la grabacioacuten magneacutetica

Uno de los soportes que llegoacute a ser muy popular para grabar cintas

de audio y video ya obsoleto fue el casete compacto con cinta de dos o

cuatro pistas Estas cintas se construiacutean utilizando alguacuten material mag-

neacutetico finamente pulverizado (usualmente oacutexidos de hierro o cromo)

disperso en un material plaacutestico suficientemente flexible y resistente El

cabezal de grabacioacuten era un electroimaacuten muy pequentildeo de varios miliacute-

metros de longitud y con los polos muy proacuteximos separados solamente

por fracciones de miliacutemetro Para lsquoborrarrsquo la cinta se haciacutea pasar una

corriente alterna por el electroimaacuten El campo variable que genera esta

corriente desordena totalmente los dominios magneacuteticos en la cinta y el

sistema queda listo para grabar nuevamente Sistemas similares de gra-

bacioacuten y lectura magneacutetica se utilizan actualmente en tarjetas de creacutedi-

to de teleacutefonos de identificacioacuten o en boletos y tickets de uso muacuteltiple

del metro y de los autobuses urbanos en algunos paiacuteses

En el denominado disco duro (HDD) de las computadoras la graba-

cioacuten magneacutetica se lleva a cabo sobre una peliacutecula metaacutelica muy delgada

mediante la cabeza de lectura y escritura de la unidad de disco (un pe-

quentildeo electroimaacuten que cambia la orientacioacuten magneacutetica de los domi-

nios magneacuteticos o una magnetorresistencia lectora figura 213)

52

En los primeros disquetes o discos flexibles de 3frac12 pulgadas ya

tambieacuten desplazados por las memorias USB (Universal Serial Bus) la

grabacioacuten se hace sobre micropartiacuteculas de oacutexido magneacutetico dispersas

en un plaacutestico semirriacutegido al igual que en las tarjetas de creacutedito o de

identificacioacuten Si un disquete una cinta o una tarjeta magneacutetica se acer-

can por descuido a un imaacuten permanente o a un electroimaacuten la informa-

cioacuten grabada en forma codificada en los dominios magneacuteticos puede

que se destruya de forma irreversible aunque macroscoacutepicamente el

disquete o la cinta no muestren el menor dantildeo fiacutesico

El campo asociado a las sustancias magneacuteticas puede ser afectado

por factores como la temperatura los campos externos intensos los

choques tensiones vibraciones radiaciones y el tiempo transcurrido

Los primeros imanes sinteacuteticos tendiacutean a desmagnetizarse muy faacutecil-

mente los actuales conservan casi invariables sus propiedades magneacute-

ticas a temperatura ambiente con el paso del tiempo Los imanes mo-

dernos tampoco son afectados sensiblemente por los demaacutes factores

mencionados excepto en casos extremos

Figura 213 Figura 02-13 Disco duro (HDD) Los maacutes re-

cientes poseen 4 o maacutes brazos moacuteviles Tomado de

httpwwwtaringanetpostsinfo2392240Ensamblaje-de-

pchtml

53

Apeacutendice SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

Es posible considerar el inicio de lo que hoy se conoce como Sistema

Internacional de Unidades (SI) a partir de la implantacioacuten en Francia

del Sistema Meacutetrico Decimal (SMD) a finales de los 1700 Poco des-

pueacutes de la implantacioacuten del SMD se elaboraron dos patrones de platino

iridio el metro y el kilogramo que fueron registrados de forma oficial

en ese paiacutes a mediados de 1799 (figuras 214 y 215)

El kilogramo patroacuten auacuten se mantiene La definicioacuten del metro se ha

modificado varias veces a lo largo de los antildeos con el fin de disminuir

cada vez maacutes la incertidumbre en las comparaciones con los patrones

secundarios de otros paiacuteses La 17a Conferencia General de la Oficina

Internacional de Pesos y Medidas (BIPM en el idioma original Bureau

International des Poids et Mesures) adoptoacute el acuerdo de que a partir

de 1983 el metro se definiera como la distancia que recorre la luz en el

vaciacuteo durante un intervalo de 1299 792 458 de segundo

Las obligaciones del BIPM incluyen la actualizacioacuten de un sistema

global de unidades para que exista unicidad en la presentacioacuten de los

descubrimientos cientiacuteficos e innovaciones en la industria y en el co-

mercio internacional El Buroacute tambieacuten se encarga de promover la im-

portancia de la metrologiacutea para la ciencia la industria y la sociedad y

de velar por la calidad de los patrones primarios contra los que se com-

paran los patrones secundarios del resto del mundo

Con ese fin colabora con otras agencias internacionales coordina

eventos cientiacuteficos publica informes perioacutedicos proporciona servicios

para la correcta calibracioacuten de instrumentos y patrones realiza activi-

dades cientiacuteficas y teacutecnicas en sus propios laboratorios para beneficio

de los estados miembros y coordina el mejoramiento del Sistema Inter-

nacional de Unidades organizando conferencias generales

El primero de enero de 2015 el BIPM contaba con 55 estados

miembros y 41 asociados a las conferencias Entre los miembros per-

manentes 7 de ellos son latinoamericanos Argentina Brasil Chile

Colombia Meacutexico Uruguay y Venezuela Entre los asociados se en-

cuentran otros 7 Bolivia Costa Rica Cuba Ecuador Panamaacute Para-

guay y Peruacute Es usual que cada paiacutes cuente con su propia oficina de

pesas y medidas aunque hay paiacuteses donde la denominacioacuten es diferente

y se hace un eacutenfasis mayor en la metrologiacutea que en los patrones

Figura 214 Patrones secundarios del metro patroacuten prima-

rio (distancia entre dos marcas en la superficie de la ba-

rra)

Figura 215 Prototipo internacional del kilogramo

55

El Sistema Internacional de Unidades reconoce 7 magnitudes fun-

damentales definidas a partir del criterio operacional que consiste en

describir la forma en que se mide cada magnitud (tabla A1) Cualquier

otra magnitud es una magnitud derivada obtenida a partir de foacutermulas

o expresiones matemaacuteticas que reflejan alguna propiedad fiacutesica

TABLA A1

Magnitudes fundamentales del Sistema Internacional de

Unidades

Magnitud Unidad Siacutembolo

de la unidad Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Corriente eleacutectrica ampere A

Temperatura termodinaacutemica kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd

En la tabla A2 aparecen las unidades derivadas del Sistema Interna-

cional traducidas al castellano junto a su correcta denominacioacuten Note

que los nombres de las magnitudes se escriben con minuacutescula aunque

siguen la ortografiacutea del correspondiente apellido que le dio origen en el

idioma original ie no se castellanizan Con excepcioacuten del metro el

kilogramo el segundo el mol y la candela los siacutembolos se escriben con

mayuacutescula En adicioacuten se reconocen dos magnitudes y unidades su-

plementarias el aacutengulo plano (radiaacuten [rad]) y el aacutengulo soacutelido (esterra-

diaacuten [sr])

En muchos paiacuteses las normas que regulan las unidades de medida y

su terminologiacutea alcanzan la categoriacutea de ley En Cuba estaacuten definidas

por el Decreto-ley 92 de fecha 30 de diciembre de 1982 que tambieacuten

regula la equivalencia con las unidades de otros sistemas de medida

56

TABLA A2

Magnitudes derivadas del Sistema Internacional de Unidades

Magnitud Unidad Siacutembolo

Relacioacuten con otras unidades

Frecuencia hertz Hz s-1

Fuerza newton N kgms2

Presioacuten pascal Pa Nm2

Energiacutea trabajo joule J Nm

Potencia watt W Js

Carga eleacutectrica coulomb C As

Potencial fuerza electro-

motriz volt V JC WA

Capacidad farad F CV

Resistencia eleacutectrica ohm Ω VA

Conductancia siemens S AV

Flujo magneacutetico weber Wb Vs

Induccioacuten magneacutetica tesla T Wbm2

Inductancia henry H WbA

Flujo luminoso lumen lm cdsr

Luminancia lux lx lmm2

Actividad radiactiva becquerel Bq Is

Dosis de radiacioacuten absor-

bida gray Gy Jkg

Dosis equivalente slevert Sv Jkg

57

BIBLIOGRAFIacuteA DEL APEacuteNDICE

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Ley No 15298 Sistema de unidades de medida 22jul982

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httpwwwbipmorgutilscommonpdfsi_summary_enpdf

wwwineccgobmxpublicacionesdownloadsimexico1pdf

58

CAPIacuteTULO 3

CORRIENTE ELEacuteCTRICA

Carga eleacutectrica El rayo es la manifestacioacuten maacutes espectacular de los fenoacutemenos eleacutectri-

cos en la naturaleza pero no es ni mucho menos la uacutenica En los paiacuteses

de clima seco es bastante comuacuten que los objetos se electricen a causa

del rozamiento Ponerse o quitarse un abrigo afelpado o sinteacutetico en

invierno puede ser suficiente para lograr que el cuerpo adquiera una

cantidad apreciable de carga eleacutectrica Posteriormente al tocar cual-

quier objeto unido a tierra se puede originar una descarga brusca en el

punto de contacto que se manifiesta como una intensa vibracioacuten de

corta duracioacuten (el tiacutepico corrientazo)

En las regiones geograacuteficas de clima muy seco es comuacuten que la des-

carga vaya acompantildeada de emisioacuten de sonido e incluso de luz en forma

de chispas claramente visibles en la penumbra El fuego de San Telmo

es el nombre tradicional que se le da en Espantildea a una descarga eleacutectrica

luminosa que puede aparecer durante tormentas fuertes en objetos pro-

minentes suele verse en campanarios en los extremos de los maacutestiles y

de las alas de los aviones en la proa de los barcos y a veces cerca de

la cabeza de una persona o en las astas del ganado El nombre tiene su

origen en que los antiguos marinos del Mediterraacuteneo lo consideraban

una sentildeal enviada por su patroacuten San Telmo

La electrizacioacuten por frotamiento o triboelectricidad es conocida des-

de la antiguumledad De hecho el primer fenoacutemeno eleacutectrico artificial que

se observoacute fue la propiedad que presentan algunas sustancias como el

aacutembar que al ser frotadas con piel o lana son capaces de atraer objetos

pequentildeos El aacutembar es una resina foacutesil que en tiempos prehistoacutericos fue

exudada por diferentes aacuterboles coniacuteferos ahora extinguidos Suele ser

de color amarillo tostado Se encuentra en trozos redondeados e irregu-

lares en granos o en gotas es algo fraacutegil y emana un olor agradable

cuando se frota En la antiguumledad se obteniacutea en la costa sur del mar

Baacuteltico donde auacuten se sigue hallando Su nombre griego es electroacuten de

donde surgioacute el concepto electricidad

Una varilla de vidrio frotada con seda tambieacuten posee una capacidad

similar a la del aacutembar para atraer objetos no cargados Pero dos varillas

de vidrio frotadas con seda se repelen mientras que la misma varilla

atrae al aacutembar frotado con lana lo que indica la existencia de dos tipos

de electrizacioacuten o lsquocarga eleacutectricarsquo (Figura 31) Al vidrio frotado con

seda se le atribuyoacute arbitrariamente una carga positiva (+) mientras que

la carga del aacutembar frotado con lana es negativa (-)

Figura 31 Interaccioacuten entre cuerpos cargados Dos

varillas con carga de igual signo se repelen Si las cargas

son de signo opuesto se atraen

El franceacutes Charles Coulomb establecioacute las relaciones numeacutericas en-

tre los valores de las cargas y sus interacciones tanto de atraccioacuten como

de repulsioacuten En 1777 inventoacute la balanza de torsioacuten para medir las fuer-

zas de atraccioacutenrepulsioacuten cuantitativamente En la Figura 32 al girar

el cabezal de suspensioacuten es posible compensar las fuerzas eleacutectricas

gracias a la torsioacuten aplicada al hilo Los valores numeacutericos se obtienen

determinando el aacutengulo que el cabezal debe rotar para llevar las cargas

a su posicioacuten inicial

Con esta balanza Coulomb pudo establecer el principio que rige la

interaccioacuten entre las cargas eleacutectricas la ley de Coulomb Esta ley esta-

blece que la fuerza de interaccioacuten F entre dos cargas puntuales q1 y q2

(partiacuteculas de tamantildeo tan reducido que es posible no tomar en cuenta

sus dimensiones) es proporcional al producto de las cargas e inversa-

mente proporcional al cuadrado de la distancia r de separacioacuten En no-

tacioacuten matemaacutetica

q q1 2F α 2r

En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga es el

coulomb (C) la distancia r estaacute en metros y la fuerza F se mide en new-

ton (N)

Este resultado es muy parecido al que se obtiene cuando se analiza

la interaccioacuten entre polos magneacuteticos Sin embargo existe una diferen-

cia fundamental las cargas positivas y negativas existen por separado

pero no es posible separar los polos magneacuteticos como se expresoacute en el

capiacutetulo 2

61

Figura 32 Balanza de torsioacuten

de Coulomb La partiacutecula de

carga q2 tiene un contrapeso

no cargado al otro lado de la

barra para equilibrar su masa

En su estado normal el nuacutemero de electrones en cualquier aacutetomo es

siempre igual al nuacutemero de protones de aquiacute que el aacutetomo en conjunto

es eleacutectricamente neutro Y cualquier cuerpo constituido por ellos tam-

bieacuten lo seraacute Sin embargo los cuerpos pueden adquirir electrones en

exceso o perderlos y entonces se cargan negativa o positivamente

Un cuerpo con exceso de electrones posee una carga neta negativa

mientras que si posee un defecto de electrones estaraacute cargado positiva-

mente Al frotar el vidrio con la seda los electrones que se encuentran

maacutes cercanos a la superficie son arrancados del vidrio pasando a la

seda y dejando atraacutes un defecto de carga negativa Ese defecto se tradu-

ce en el exceso de carga positiva que adquiere el vidrio por ese motivo

el vidrio y la seda adquieren la misma magnitud de carga pero de sen-

tido contrario el uno positiva y la otra negativa

Esta es una caracteriacutestica general del comportamiento de las cargas

en la naturaleza lo que aparece como carga positiva en un lugar siem-

pre debe aparecer como carga negativa en otro Dicho de otra forma la

suma de cargas positivas y negativas en cualquier sistema cerrado

siempre seraacute constante Esta ley universal se conoce como principio de

conservacioacuten de la carga La otra ley fundamental asociada a la cargas

eleacutectrica es su cuantificacioacuten la carga eleacutectrica estaacute cuantificada o

cuantizada Este principio reconoce el hecho de que cualquier carga es

siempre un muacuteltiplo entero de la carga del electroacuten y de que es imposi-

ble obtener una carga de menor valor Pero como la carga del electroacuten

es tan pequentildea (asymp 160 x 10-19 C) en los caacutelculos y aplicaciones ma-

croscoacutepicas siempre se puede considerar que la carga variacutea de manera

continua

El campo eleacutectrico iquestCoacutemo explicar la interaccioacuten a distancia entre cargas eleacutectricas sin

contacto directo similar a la interaccioacuten que tiene lugar entre los polos

magneacuteticos de los imanes La explicacioacuten es tambieacuten similar a la que

ofrece el magnetismo Se considera que las cargas eleacutectricas modifican

el espacio que las rodea creando un campo eleacutectrico capaz de interac-

cionar con otras cargas Mientras que el campo magneacutetico se representa

mediante liacuteneas de induccioacuten magneacutetica el campo eleacutectrico se repre-

senta mediante liacuteneas de fuerza que se dibujan en forma similar a las

liacuteneas de induccioacuten

62

El valor o intensidad de campo eleacutectrico se designa usualmente por

la letra E y en el Sistema Internacional de Unidades tiene dimensiones

de newtoncoulomb (NC) aunque muchas veces se prefiere utilizar el

equivalente voltmetro (Vm)

El campo eleacutectrico y el magneacutetico son esencialmente diferentes pe-

ro no son totalmente independientes como quedaraacute esclarecido maacutes

adelante Los campos eleacutectricos estaacuteticos interaccionan con las cargas

eleacutectricas y generan corrientes pero no interaccionan con los imanes

Los campos magneacuteticos asociados a las corrientes interaccionan con los

polos magneacuteticos de un imaacuten pero no lo hacen con las cargas eleacutectricas

en reposo Sin embargo siacute interaccionan con las cargas en movimiento

y con las corrientes eleacutectricas que no son maacutes que cargas en movimien-

to en el interior de los conductores Para la mejor comprensioacuten del lec-

tor en la tabla 31 se muestran estas propiedades de forma resumida

TABLA 31

Interaccioacuten de los campos estaacuteticos independientemente

de cual sea su origen

Campo electrostaacutetico Campo magnetostaacutetico

No interaccionan entre siacute pero siacute lo hacen con

Cargas eleacutectricas en reposo y en

movimiento

(pero no con los polos magneacuteti-

cos)

Cargas en movimiento (pero no en

reposo)

Corrientes eleacutectricas

Si hay corrientes hay campo eleacutec-

trico Polos magneacuteticos

Conductor y dieleacutectrico

Existen materiales donde los electrones se encuentran muy deacutebilmente

ligados a los aacutetomos de manera que pueden lsquosaltarrsquo sin dificultad de un

aacutetomo a otro y moverse con facilidad en el seno del material Se deno-

minan conductores En caso contrario cuando los electrones se encuen-

tran fuertemente ligados al aacutetomo y resulta difiacutecil lograr que se despla-

cen de un lado a otro tenemos un aislador o dieleacutectrico

63

Unos pocos materiales no son conductores pero tampoco no tan

buenos aislantes como los dieleacutectricos (por ejemplo el grafito y el sili-

cio) y se denominan semiconductores

Todos los metales como el oro la plata el aluminio y el cobre son

buenos conductores Tambieacuten lo son las sales fundidas y muchas diso-

luciones asiacute como los gases ionizados La madera seca el papel la

goma los plaacutesticos los gases inertes los aceites el maacutermol y el vidrio

son dieleacutectricos

La facilidad con que un determinado material puede o no transportar

las cargas eleacutectricas en su seno se mide por su conductividad designada

usualmente por la letra griega sigma () En el SI de unidades se mide

en siemensmetro (Sm) El inverso de la conductividad es la resistivi-

dad (letra griega rho) que mide justamente lo contrario la oposicioacuten

del material al paso de las cargas eleacutectricas Se mide en ohm-metro

(m) Una resistividad pequentildea indica una gran conductividad y vice-

versa en lenguaje matemaacutetico y son reciacuteprocos = 1

En un metal buen conductor de la electricidad es del orden de 2 x

10-8 m mientras que para un mal conductor como el vidrio puede

variar en dependencia del tipo de vidrio entre 1010 y 1014 m El sili-

cio un semiconductor tiene una resistividad de 640 Ωm Observe que

entre los valores extremos hay una diferencia de 22 oacuterdenes (es decir

un uno seguido de 22 ceros)

En el caso de los liacutequidos y gases la conductividad no es electroacutenica

sino ioacutenica Los portadores de carga no son los electrones sino aacutetomos

o moleacuteculas ionizados (aniones y cationes) con un exceso o defecto de

electrones (Figura 33)

Figura 33 Formacioacuten de aniones y cationes

64

Un ion se forma cuando un aacutetomo neutro o un grupo de aacutetomos gana

o pierde uno o maacutes electrones Un aacutetomo que pierde un electroacuten forma

un ion de carga positiva o catioacuten El que gana un electroacuten forma un ion

de carga negativa o anioacuten Al disolverse en agua la sal de mesa produ-

ce aniones de cloro y cationes de sodio en disolucioacuten El agua pura es

un dieleacutectrico y conduce muy mal la corriente eleacutectrica pero el agua

salada es un buen conductor de la electricidad

La presencia de iones en el cuerpo humano hace que este se compor-

te internamente como un conductor aceptable de la electricidad Y en la

parte externa la conductividad de la piel puede variar apreciablemente

en dependencia de su grosor y de si estaacute seca o huacutemeda

Interaccioacuten con un campo externo iquestQueacute sucede cuando un soacutelido conductor de la electricidad se coloca en

una regioacuten donde existe un campo eleacutectrico Como dentro del conduc-

tor las cargas tienen gran movilidad los electrones son atraiacutedos hacia el

origen del campo hasta neutralizar totalmente las liacuteneas de fuerza El

campo eleacutectrico es apantallado por las cargas moacuteviles y su valor en el

interior del conductor se hace cero (Figura 34) Cuando cesa el movi-

miento de las cargas y se alcanza el equilibrio las liacuteneas de fuerza que-

dan perpendiculares a la superficie del conductor (No podriacutea ser de

otra manera Si no fueran perpendiculares existiriacutean componentes del

campo paralelos a la superficie y las cargas nunca alcanzariacutean el estado

de equilibrio) El efecto de apantallamiento tiene lugar de la misma

forma en un conductor con cavidades o sin ellas

Para que las cargas puedan escapar fuera de la superficie (produc-

cioacuten de chispas por ionizacioacuten del aire que rodea al conductor) se nece-

sitan campos eleacutectricos muy intensos

iquestQueacute sucede si en vez de un conductor colocamos un dieleacutectrico no

conductor en la regioacuten donde existe el campo eleacutectrico En los dieleacutec-

tricos los electrones portadores de carga eleacutectrica no pueden moverse

libremente y el campo eleacutectrico no seraacute apantallado como en el conduc-

tor Sin embargo las nubes electroacutenicas siacute pueden reordenarse dentro

de cada moleacutecula bajo la accioacuten del campo externo causando una cierta

distorsioacuten en las liacuteneas de fuerza aunque no tan intensa como en el

65

caso de los conductores El comportamiento no es exactamente el mis-

mo en soacutelidos y liacutequidos ni tampoco si el dieleacutectrico estaacute constituido

por moleacuteculas polares o no polares

Figura 34 Distorsioacuten de las liacuteneas de fuerza del campo

eleacutectrico en presencia de un conductor

Sustancias polares y no polares Muchas moleacuteculas aunque eleacutectricamente neutras poseen polaridad a causa de la distribucioacuten asimeacutetrica de sus nubes electroacutenicas que origi-nan centros no coincidentes de carga positiva y negativa Se denominan moleacuteculas polares Las moleacuteculas simeacutetricas no poseen esta propiedad son no polares La denominacioacuten tambieacuten se aplica a las sustancias formadas por esas moleacuteculas sustancias polares y no polares

La distribucioacuten asimeacutetrica se caracteriza por tener un dipolo eleacutectri-

co asociado que puede representarse graacuteficamente por dos cargas de

igual magnitud (q) y signos contrarios separadas una distancia L ( Fi-

gura 35) En el dipolo las liacuteneas de fuerza salen de la carga positiva y

terminan en la negativa El momento del dipolo tiene un valor p = qL

66

Figura 35 Dipolo eleacutectrico

Liacutequidos y gases polares Las moleacuteculas de liacutequidos y gases pueden fluir Significa que pueden

rotar y trasladarse libremente de un lugar a otro dentro del recipiente

que las contiene (y de ahiacute que a liacutequidos y gases se les llame fluidos

indistintamente) Un ejemplo tiacutepico de moleacutecula polar de este tipo es la

moleacutecula de agua constituida por dos aacutetomos de hidroacutegeno y uno de

oxiacutegeno colocados en forma asimeacutetrica (Figura 36)

Figura 36 Dipolo eleacutectrico de la moleacutecula de agua

67

Al formarse los enlaces quiacutemicos los electrones de los aacutetomos de

hidroacutegeno son atraiacutedos hacia el oxiacutegeno creaacutendose una distribucioacuten

asimeacutetrica de cargas aparece un exceso de carga negativa en un extre-

mo de la moleacutecula y positiva en el otro Por convenio el momento

dipolo de la moleacutecula estaacute dirigido de (-) a (+) desde el aacutetomo de oxiacute-

geno hacia los aacutetomos de hidroacutegeno como indica la flecha en la Figura

36

En los liacutequidos y gases polares cuando se aplica un campo eleacutectrico

externo las moleacuteculas rotan y tienden a orientarse paralelas a la direc-

cioacuten del campo La parte negativa es atraiacuteda hacia el origen del campo

mientras que la positiva es repelida Si se aplica un campo eleacutectrico a

un recipiente con agua u otro liacutequido dieleacutectrico las moleacuteculas se orde-

nan de forma tal que aparece un exceso de carga en las paredes del re-

cipiente (Figura 37) El campo eleacutectrico se atenuacutea parcialmente en el

interior del liacutequido pero sin que llegue a anularse en su totalidad

Figura 37 Un dieleacutectrico polar liacutequido en el cam-

po eleacutectrico mostrando la orientacioacuten de los dipo-

los y la atenuacioacuten de las liacuteneas de fuerza

Un dieleacutectrico muy importante es el agua Constituye 50 a 90 de

la masa total de los organismos vivos Cuando el campo eleacutectrico inter-

acciona con los tejidos la presencia del agua en los fluidos del cuerpo

atenuacutea considerablemente la penetracioacuten del campo hacia los tejidos

maacutes internos Ademaacutes hay que tener en cuenta que tambieacuten estaraacuten

presentes diferentes iones que pueden moverse con mayor o menor

libertad en el seno del correspondiente fluido proporcionaacutendole a eacuteste

propiedades conductoras que pueden favorecer auacuten maacutes el apantalla-

miento Este uacuteltimo efecto resulta difiacutecil de evaluar a causa de la solva-

tacioacuten de los iones

Solvatacioacuten El proceso de disolucioacuten de un soacutelido trae aparejado la remocioacuten de

aacutetomos de las posiciones fijas a las que estaban sujetos formaacutendose

iones que quedan rodeados por las moleacuteculas del disolvente (el solva-

to) Los iones solvatados se atraen entre siacute con menor fuerza que en el

soacutelido y el efecto depende tanto de la naturaleza quiacutemica de la sustan-

cia disuelta como del disolvente Al aplicar un campo externo a la diso-

lucioacuten el comportamiento se veraacute afectado por todos los factores que

influyen en la solvatacioacuten ademaacutes de las estrictamente relacionadas

con las propiedades de los dipolos

Soacutelido polar Los aacutetomos o moleacuteculas de un soacutelido no pueden desplazarse de su lugar

al interaccionar con un campo eleacutectrico externo solo pueden oscilar

alrededor de sus posiciones fijas de equilibrio Sin embargo cuando el

campo eleacutectrico actuacutea sobre las nubes electroacutenicas del soacutelido estas se

redistribuyen con resultados similares a lo que ocurre en gases y liacutequi-

dos Aparece un exceso de cargas de signo contrario en las superficies

maacutes cercanas y alejadas del campo respectivamente y el campo eleacutectri-

co en el interior se atenuacutea Usualmente la atenuacioacuten es menor que en

los liacutequidos

Sustancias no polares En los liacutequidos y soacutelidos no polares tiene lugar un proceso parecido al

que ocurre en las sustancias polares Aunque inicialmente no existe un

momento dipolo en las moleacuteculas el campo eleacutectrico externo deforma

las nubes electroacutenicas que antes eran simeacutetricas y crea dipolos induci-

dos que se comportan en forma similar a los permanentes Como es de

esperar el efecto de apantallamiento y la atenuacioacuten del campo en el

interior del cuerpo considerado seraacute bastante menor que el caso de las

moleacuteculas polares

69

En resumen el apantallamiento eleacutectrico y la atenuacioacuten del campo

en el interior de los dieleacutectricos tienen lugar en mayor o menor grado en

todos ellos cualquiera sea su composicioacuten e independientemente de si

sus moleacuteculas forman dipolos permanentes o no La permitividad rela-

tiva εr una magnitud adimensional da una medida de la capacidad que

tienen las diferentes sustancias para polarizarse y por tanto para apan-

tallar el campo eleacutectrico En la tabla 32 se muestran algunos valores

tiacutepicos

TABLA 32

Permitividad relativa de algunos materiales

Material εr (adimensional)

Vaciacuteo 100000

Aire 100054

Papel 35

Porcelana 65

Tefloacuten 21

Oacutexido de titanio 100

Agua 78

La atenuacioacuten de los campos electrostaacuteticos en el interior de los or-

ganismos vivos hace difiacutecil su posible aplicacioacuten con fines terapeacuteuticos

Para que atraviesen la piel y penetren en el organismo de manera efec-

tiva se necesitan campos de gran intensidad de difiacutecil manipulacioacuten y

con alto riesgo de accidentes La intensidad de campo necesaria es tal

que puede llegar a ionizar el aire que rodea al sujeto generando chispas

y causando quemaduras en la piel El proceso es similar a la descarga

de un rayo pero a mucha menor escala

No ocurre asiacute con el campo magneacutetico que posee un poder de pene-

tracioacuten mucho mayor en los tejidos bioloacutegicos que el campo eleacutectrico

Aplicando campos magneacuteticos variables en el tiempo de baja intensidad

en el exterior de un sujeto se pueden generar campos eleacutectricos en su

interior sin riesgo de dantildeo eleacutectrico Sin embargo los campos genera-

dos tambieacuten seraacuten variables en el tiempo no electrostaacuteticos En el capiacute-

tulo IV se analiza con mayor detalle la interaccioacuten entre campos eleacutectri-

cos y magneacuteticos 70

Corriente continua y fuerza electromotriz Con anterioridad se explicoacute que cuando un conductor interacciona con un campo eleacutectrico externo las cargas se redistribuyen y van hacia la superficie de forma que apantallan el campo en el interior del conduc-tor

Cuando el campo eleacutectrico se aplica en el interior de un alambre

conductor el resultado es diferente Mientras se suministre suficiente

energiacutea para mantener la presencia del campo los electrones se man-

tendraacuten continuamente en movimiento dirigieacutendose hacia el origen del

campo y creando una corriente continua La intensidad (i) de la corrien-

te se define como la cantidad de carga eleacutectrica que atraviesa cualquier

seccioacuten transversal S del alambre en un segundo (figura 38) Su unidad

en el Sistema Internacional de Unidades es el ampere (A) en honor de

Andreacute-Marie Ampegravere matemaacutetico y fiacutesico franceacutes Por convenio el

sentido de la corriente se toma contrario al sentido del movimiento de

los electrones como si se movieran cargas positivas en vez de las nega-

tivas Si q es la carga eleacutectrica que atraviesa la superficie S en un inter-

valo de tiempo t entonces la corriente promedio se calcula como i =

qt

Figura 38 S es el aacuterea de la seccioacuten transversal del alambre

El campo E se encuentra dentro del conductor

Es posible mantener la presencia continua de un campo eleacutectrico no

equilibrado en el interior de un conductor cuando se posee la fuente

adecuada de energiacutea Una fuente con estas caracteriacutesticas se llama fuer-

za electromotriz o FEM Su valor se expresa en volts (V) en honor del

fiacutesico italiano Alessandro Volta Existen FEM de diversos tipos

71

Pila y bateriacutea

Las pilas producen energiacutea eleacutectrica a partir de una reaccioacuten quiacutemica

La bateriacutea consiste en una serie de pilas conectadas en serie para obte-

ner una FEM mayor Las hay recargables y no recargables En las pilas

recargables la reaccioacuten quiacutemica se invierte para alcanzar nuevamente el

estado inicial de maacutexima carga La primera pila reversible tambieacuten

llamada acumulador fue inventada en 1859 por el fiacutesico franceacutes Gas-

ton Planteacute La pila de Planteacute de plomo y aacutecido es la que maacutes se utiliza

en la actualidad Su ventaja principal es que a partir de un volumen

relativamente pequentildeo puede producir suficiente energiacutea para arrancar

un motor su principal desventaja es que se agota raacutepidamente Emplea

una disolucioacuten diluida de aacutecido sulfuacuterico como conductor ioacutenico o elec-

troacutelito para transportar la corriente el electrodo negativo es de plomo y

el positivo de dioacutexido de plomo Al recargar la pila las reacciones quiacute-

micas se invierten hasta que los productos quiacutemicos vuelven a su con-

dicioacuten original (o casi) El acumulador se agota finalmente porque con

el tiempo el aacutecido sulfuacuterico se transforma en agua maacutes sulfato de plo-

mo Estas pilas tienen una vida uacutetil de unos cuatro antildeos y su FEM es de

aproximadamente 2V Otros tipos de pilas recargables maacutes recientes

son la alcalina de niacutequel-cadmio que utiliza un electroacutelito de hidroacutexido

de potasio y las de niacutequel-hidruro La pila no recargable maacutes comuacuten es

la pila Leclancheacute o pila seca inventada por el quiacutemico franceacutes Georges

Leclancheacute en los antildeos sesenta del siglo XIX La pila seca que se utiliza

actualmente es muy similar al invento original El electroacutelito es una

mezcla pastosa de cloruro de amonio y cloruro de cinc El electrodo

negativo es de cinc igual que la parte exterior de la pila y el positivo es

una varilla de carboacuten rodeada por una mezcla de carboacuten y dioacutexido de

manganeso Esta pila produce una FEM de 15 V Otras pilas no recar-

gables muy utilizadas actualmente son las alcalinas y las de litio

Generador electrostaacutetico

Los generadores o dinamos producen la FEM a partir de movimientos

mecaacutenicos como el de rotacioacuten de las aspas de una turbina o el girar de

una rueda Los hay de dos tipos a) los electrostaacuteticos que utilizan el

rozamiento para separar las cargas eleacutectricas y b) los electromagneacuteti-

cos en los que se genera corriente desplazando mecaacutenicamente un con-

ductor a traveacutes de un campo magneacutetico Estos uacuteltimos se describen en

otro capiacutetulo

El generador electrostaacutetico es una maacutequina que permite obtener dife-

rencias de potencial muy elevadas mediante un mecanismo de friccioacuten

similar al del vidrio frotado con seda aunque en este caso se emplean

otros materiales Fue desarrollado en 1931 por el fiacutesico estadounidense

Robert Jemison Van de Graaff Consiste en una columna aislante con

una esfera metaacutelica hueca montada en su parte superior (figura 39)

Una correa de material dieleacutectrico que gira continuamente mediante

alguacuten motor auxiliar une un rodillo en la base de la columna con otro

situado en la parte superior y en contacto con la esfera Gracias a la

friccioacuten la correa transporta continuamente las cargas eleacutectricas extraiacute-

das de un peine metaacutelico de puacuteas afiladas en la base de la columna has-

ta el interior de la esfera Alliacute las cargas son retiradas por otros peines y

terminan finalmente en la superficie de la esfera conductora a causa de

la repulsioacuten A medida que la correa va recogiendo cargas y las trans-

porta a la esfera va surgiendo una diferencia de potencial con la tierra

que puede alcanzar hasta 5 millones de volt La Figura 39 tambieacuten

muestra el efecto de aplicar un alto potencial al cuerpo humano debi-

damente aislado de la tierra Como las cargas de igual signo se repelen

y van a la superficie del cuerpo los pelos de la modelo tienden a man-

tenerse separados del craacuteneo y entre siacute causando un efecto sorprenden-

te Los generadores de Van de Graaff se utilizan como fuentes de alto

voltaje para comprobar la calidad de los aisladores que se usan en las

redes eleacutectricas de alto voltaje Tambieacuten se emplean en los centros de

investigacioacuten dedicados al estudio de las partiacuteculas subatoacutemicas como

fuente energizante en las primeras etapas de los aceleradores de partiacutecu-

las

Figura 39 Generador de Van de Graaff Adaptado de

httpwwwgearslutzcom y httpcommons wikime-

diaorgwikiFileVan_de_graaf_generatorsvg

Celda solar

Son dispositivos capaces de convertir directamente la luz solar o la de

otras fuentes luminosas en energiacutea eleacutectrica El corazoacuten de la celda es

alguna sustancia semiconductora fotosensible como un cristal de silicio

muy delgado al que se le han antildeadido cantidades muy pequentildeas de

otras sustancias en forma de impurezas Cuando la luz incide contra el

cristal los electrones son arrancados de sus posiciones de equilibrio y

son expulsados a una de las superficies del cristal (efecto fotovoltaico)

Alliacute se hacen pasar por un circuito externo creando una corriente eleacutec-

trica para hacer funcionar laacutemparas o diferentes equipos eleacutectricos o

electroacutenicos Las celdas solares tienen una vida muy larga y hoy diacutea se

utilizan dondequiera que haya suficiente luz solar Cada diacutea son maacutes

populares pues constituyen una fuente de energiacutea limpia verde o eco-

loacutegica que no contamina la atmoacutesfera ni contribuye al calentamiento

global

Termoelectricidad

Consiste en el surgimiento de una FEM a partir de diferencias de tem-

peratura Si se unen o sueldan por ambos extremos dos alambres de

diferente naturaleza y una de las uniones se mantiene a una temperatura

superior a la otra aparece una corriente eleacutectrica entre las uniones ca-

liente y friacutea El fenoacutemeno fue observado en 1821 por el fiacutesico alemaacuten

Thomas Seebeck y se conoce como efecto Seebeck A los alambres

soldados capaces de generar la FEM se les llama termopares

Piezoelectricidad

Es posible generar energiacutea eleacutectrica mediante dispositivos que producen

una fuerza electromotriz a partir de una presioacuten o fuerza mecaacutenica que

causa una deformacioacuten en un material con propiedades especiales El

fenoacutemeno se denomina lsquoefecto piezoeleacutectricorsquo vocablo que viene del

griego piezein (presionar) Los dispositivos piezoeleacutectricos se han vuel-

to muy populares para generar la chispa de los encendedores de bolsi-

llo

74

Circuito de corriente continua Una FEM con sus bornes o extremos conectados a un sistema de alam-

bres conductores u otros dispositivos que permitan el paso de la co-

rriente eleacutectrica forma un circuito de corriente continua Por convenio

se considera que la corriente sale del polo o borne positivo de la FEM y

entra por el negativo En el circuito de la figura 310 cuando la corrien-

te atraviesa un alambre conductor muy fino ubicado dentro de la laacutempa-

ra (el filamento) da lugar a que aparezca luz y calor El aire dentro de la

laacutempara se extrae previamente para evitar la oxidacioacuten del filamento a

causa de las altas temperaturas que se alcanzan

Figura 310 Circuito simple de corriente continua

El volt no representa energiacutea sino energiacutea por unidad de carga Co-

mo la unidad de energiacutea es el joule (J) significa que dimensionalmen-

te volt = joulecoulomb Cuando la capacidad de entregar energiacutea por

unidad de carga se refiere a dos puntos de un circuito y no a una FEM

se denomina diferencia de potencial y se designa usualmente por la

letra V

En cualquier circuito una parte de la energiacutea entregada por la FEM

siempre se disipa elevando la temperatura del alambre y generando

calor al medio ambiente El incremento de temperatura es causado por

cierto lsquorozamiento o viscosidadrsquo interna que se opone al movimiento de

los electrones dentro del alambre La ley de Joule establece que la can-

tidad de calor producida en un conductor por el paso de la corriente

eleacutectrica cada segundo es proporcional a su resistencia R y al cuadrado

de la intensidad de la corriente (i2) En siacutembolos matemaacuteticos P = i2R

donde P es la energiacutea disipada en la unidad de tiempo o potencia La

resistencia R de un alambre se relaciona con la resistividad del mate-

rial por la expresioacuten ρl

R =S

donde l es la longitud del alambre y S el

aacuterea de su seccioacuten transversal

La resistencia de los alambres y otros materiales no siempre juega

un papel negativo como disipador de energiacutea tambieacuten se utilizan resis-

tencias para regular los voltajes en muchos dispositivos electroacutenicos

Un dispositivo construido expresamente para que funcione haciendo el

papel de una resistencia pura se denomina resistor aunque tambieacuten es

comuacuten llamar al dispositivo igual que la propiedad que lo caracteriza

resistencia La ley de Ohm establece la relacioacuten entre la corriente la

resistencia y la diferencia de potencial VR en los extremos de un resis-

tor VR = iR En la tabla 33 aparecen algunos valores tiacutepicos de la resis-

tividad de diversos materiales

TABLA 33

Resistividad de algunas sustancias

Sustancia (m) Caracteriacutesticas

Plata 147x10-8

Conductor Cobre 169x10-8

Aluminio 283x10-8

Silicio 640 Semiconductor

Madera 108 - 1011 Dieleacutectrico

Vidrio 1010 - 1014

Superconductividad

Descubierta en 1911 por el fiacutesico holandeacutes Heike Kamerlingh Onnes la

superconductividad es la propiedad que tienen algunos conductores de

no ofrecer resistencia al paso de la corriente cuando se enfriacutean por de-

bajo de cierta temperatura criacutetica Tc Las temperaturas criacuteticas son muy

pequentildeas por ejemplo en determinadas aleaciones de niobio-germanio

Tc = -24995 oC y se necesita helio liacutequido un refrigerante caro y poco

eficaz para que se produzca el fenoacutemeno Compuestos ceraacutemicos des-

cubiertos maacutes recientemente permiten usar nitroacutegeno liacutequido como

refrigerante para obtener la superconductividad La temperatura del

nitroacutegeno liacutequido es de -196 degC enfriacutea con una eficacia 20 veces mayor

que el helio liacutequido y cuesta 10 veces menos Sin embargo la fragilidad

de los compuestos ceraacutemicos hace muy difiacutecil conformarlos en forma

de hilos o cintas para utilizarlos como conductores de la corriente

Como los superconductores no poseen resistencia y no se calientan

al pasar la corriente se utilizan para fabricar electroimanes que produ-

cen campos magneacuteticos muy intensos empleando grandes corrientes

Estos superimanes se aplican en la investigacioacuten cientiacutefica en equipos

meacutedicos de diagnoacutestico en el estudio de materiales y en la construccioacuten

de potentes aceleradores de partiacuteculas Utilizando superconductores

tambieacuten se han desarrollado dispositivos que miden la corriente eleacutectri-

ca el voltaje y el campo magneacutetico con una sensibilidad sin preceden-

tes

Encontrar superconductores capaces de trabajar a temperaturas maacutes

altas es un requisito previo para desarrollar otras muchas aplicaciones

Entre ellas se encuentran computadoras maacutes raacutepidas y con mayor capa-

cidad de memoria reactores de fusioacuten nuclear en los que el plasma se

mantenga confinado por campos magneacuteticos mejores trenes de levita-

cioacuten magneacutetica de alta velocidad y tal vez lo maacutes importante una ge-

neracioacuten y transmisioacuten maacutes eficiente de la energiacutea eleacutectrica

Corriente alterna

Cuando la corriente eleacutectrica se comporta de forma tal que el sentido de

su recorrido en el circuito se invierte perioacutedicamente se estaacute en presen-

cia de una corriente alterna En la Figura 311 en (A) se representa el

valor de una FEM de corriente continua al transcurrir el tiempo su

valor E no variacutea En (B) aparece la representacioacuten anaacuteloga para una

FEM de corriente alterna El valor de la FEM en cada borne cambia

perioacutedicamente de positivo a negativo al transcurrir el tiempo al igual

que el sentido de la corriente en el circuito

77

Figura 311 Representacioacuten de una FEM continua (A) y

alterna (B) Los signos + y ndash indican el cambio de senti-

do de la corriente en el circuito

La corriente alterna es la principal fuente de energiacutea eleacutectrica en to-

do el mundo tanto en aplicaciones industriales como en el hogar La

corriente de la red comercial en Ameacuterica variacutea el sentido de su recorri-

do con una frecuencia de 60 veces por segundo (El inverso de la fre-

cuencia es el periacuteodo tiempo que tarda la corriente en realizar una osci-

lacioacuten completa) Como la polaridad de una FEM alterna tambieacuten cam-

bia continuamente de (+) a (-) y viceversa en los circuitos de corriente

alterna se utiliza preferiblemente el teacutermino voltaje para indicar las

diferencias de potencial que tambieacuten variacutea de sentido continuamente

Las leyes que rigen los circuitos de corriente alterna difieren radi-

calmente de las leyes de los circuitos de corriente continua En la co-

rriente alterna hay que tomar en cuenta que la corriente y el voltaje no

oscilan siempre al uniacutesono sino que se retrasan o adelantan la una res-

pecto al otro en dependencia del circuito especiacutefico analizado Esas

leyes no seraacuten objeto de anaacutelisis en este libro

La corriente alterna posee una serie de ventajas en comparacioacuten con

la corriente continua una de ellas es que proporciona menos peacuterdidas

de energiacutea durante su transmisioacuten hasta el consumidor Pero la maacutes

importante es que permite seleccionar los voltajes adecuados a cada

circuito mediante un sencillo dispositivo electromagneacutetico que no tiene

piezas moacuteviles el transformador que se describe en detalle en otro

capiacutetulo

78

CAPIacuteTULO 4

INTERACCIONES ELECTROMAGNEacuteTICAS Y ONDAS DE RADIO

Magnetismo y corrientes eleacutectricas

Con anterioridad se vio que los campos estaacuteticos magneacutetico y eleacutectrico

no son capaces de interaccionar el uno con el otro Ademaacutes cada uno

actuacutea sobre cargas e imanes de forma independiente como si el otro no

estuviera presente Tambieacuten se dijo que el campo magneacutetico no interac-

ciona con las cargas en reposo pero siacute lo hace con las cargas en movi-

miento

Cuando una partiacutecula cargada se mueve en una regioacuten del espacio

donde hay un campo magneacutetico estaacutetico aparece una fuerza sobre la

carga que en todo momento es perpendicular a la direccioacuten de su mo-

vimiento y a las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacutetico A causa de

esa fuerza magneacutetica la partiacutecula cargada cambiaraacute la direccioacuten de su

movimiento (pero sin que su energiacutea variacutee) Y lo seguiraacute haciendo

mientras siga interaccionando con el campo En realidad el efecto de-

pende del movimiento relativo de la carga respecto al campo y vicever-

sa Si la carga estaacute en reposo y es el campo quien estaacute en movimiento

tambieacuten apareceraacuten fuerzas sobre la carga

iquestY queacute sucede cuando tenemos un campo magneacutetico que variacutea con

el tiempo iquestY un campo eleacutectrico en similares condiciones Pues resul-

ta que los campos magneacuteticos variables en el tiempo siempre tienen

asociado un campo eleacutectrico tambieacuten variable Y el efecto inverso

tambieacuten tiene lugar los campos eleacutectricos variables generan campos

magneacuteticos

Siempre que un campo variable se encuentre presente eleacutectrico o

magneacutetico el otro tambieacuten lo estaraacute De aquiacute que cuando se desean

examinar sus efectos resulta estrictamente obligatorio analizarlos con-

juntamente so pena de cometer errores garrafales en la interpretacioacuten

de los resultados

Ley de Faraday-Lenz En 1831 Michael Faraday descubrioacute el fenoacutemeno de induccioacuten

magneacutetica Y ese mismo antildeo demostroacute que era posible generar una

corriente en un circuito a partir de otra en un circuito cercano e inde-

pendiente del primero

El acoplamiento entre los circuitos ocurre al interaccionar los cam-

pos magneacuteticos variables generados por las corrientes tambieacuten varia-

bles en el tiempo El campo magneacutetico generado por una de las corrien-

tes es capaz de inducir campos eleacutectricos que dan origen a otra corrien-

te en el otro circuito Veamos esto en detalle

La figura 41 ilustra lo que sucede cuando se establece una corriente

variable en el tiempo en una espira de alambre conductor La corriente

en la espira izquierda tiene asociado su correspondiente campo magneacute-

tico que da origen a un campo eleacutectrico en la otra espira (no mostrado

en la figura) Ese campo eleacutectrico actuacutea sobre los electrones de la otra

espira como si fuera una FEM convencional creando una corriente Si

el campo magneacutetico no variacutea con el tiempo la corriente no aparece El

resultado tambieacuten depende del nuacutemero de liacuteneas de induccioacuten magneacuteti-

ca que atraviesen el aacuterea S Si la espira es paralela a las liacuteneas de induc-

cioacuten magneacutetica no habraacute corriente (en la figura 41 la espira derecha

estariacutea rotada 90 grados)

Figura 41 Corriente inducida en una es-

pira de alambre conductor

80

Sin embargo tambieacuten aparece corriente en la espira derecha cuando

el campo magneacutetico no variacutea con el tiempo pero el aacuterea S encerrada

por la espira y perpendicular a las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica siacute lo

hace (por ejemplo si la espira de la derecha oscila o gira alrededor de

un eje vertical) De manera que el aacutengulo θ que forman el aacuterea S y las

liacuteneas de induccioacuten magneacutetica tambieacuten tiene importancia en la genera-

cioacuten de posibles corrientes en la espira

Se encuentra experimentalmente que la FEM inducida en la espira

(ind) es igual a la variacioacuten del flujo = BScos en la unidad de tiem-

po

ind t

Este resultado se conoce como Ley de Faraday La letra griega

(delta) indica siempre la variacioacuten del correspondiente paraacutemetro Por

ejemplo si t indica la variable tiempo t = t ndash to donde t y to represen-

tan un instante final e inicial respectivamente

Se puede predecir el sentido que tendraacute la corriente en la espira a

partir de la Ley de Lenz Esta ley establece que el sentido de la FEM (y

de la corriente inducida) es tal que siempre se opone a la causa que la

produce Fue bautizada en honor a su descubridor Heinrich Friedrich

Emil Lenz y es usual designarla indistintamente como ley de Faraday-

Lenz

El principio de funcionamiento de los generadores eleacutectricos se fun-

damenta en la ley de Faraday-Lenz La variacioacuten del flujo en una espira

de alambre conductor que gira dentro de un campo magneacutetico produce

una FEM capaz de generar corriente en un circuito La FEM y la co-

rriente generadas pueden ser tanto continuas como alternas en depen-

dencia de coacutemo se dispongan conexiones de la espira rotatoria con el

circuito externo

Dinamo Un generador electromagneacutetico o dinamo es un mecanismo capaz de

convertir energiacutea mecaacutenica en energiacutea eleacutectrica sobre la base de la ley

de Faraday-Lenz El maacutes sencillo que se conoce es el dinamo de disco

desarrollado por el propio Faraday Consiste en un disco conductor de

cobre que va montado sobre un eje que pasa por su centro la parte del

disco entre el centro y el borde queda situada entre los polos de un imaacuten

de herradura (Figura 42) Cuando el disco se hace girar con una mani-

vela aparece una FEM continua entre el centro y el borde

Figura 42 El primer generador electromecaacutenico el di-

namo de disco de Faraday Tomado de

httpwwwastrovirginiaedu

El movimiento relativo entre el disco y el imaacuten hace que las fuerzas

magneacuteticas actuacuteen sobre los electrones deacutebilmente ligados del disco

creando una corriente eleacutectrica que siempre va en el mismo sentido El

dispositivo tambieacuten se puede adaptar para funcionar a la inversa como

un motor aplicando una FEM externa entre el borde y su centro lo que

haraacute girar el disco

Cualquier generador moderno tiene dos partes fundamentales un

imaacuten permanente (o un electroimaacuten) que proporciona el campo magneacute-

tico y la armadura estructura que sostiene los conductores que cortan

el campo magneacutetico en su movimiento y transportan la corriente indu-

cida La armadura es usualmente un nuacutecleo de hierro laminado alrede-

dor del cual se enrollan en bobinas los cables conductores

El campo magneacutetico de un imaacuten permanente es bastante fuerte como

para hacer funcionar un dinamo pequentildeo los de mayor capacidad gene-

radora utilizan electroimanes

El principio de operacioacuten de un generador de corriente alterna se

muestra en la figura 43 Es bastante similar al de la corriente continua

con algunos cambios que mejoran la eficiencia de la conversioacuten energeacute-

tica y hacen que el sentido de la FEM se invierta perioacutedicamente

Enormes generadores de este tipo movidos por turbinas impulsadas

por la fuerza hidraacuteulica (plantas hidroeleacutectricas) por el vapor de agua

(plantas termoeleacutectricas y atomoeleacutectricas) o por el viento (eoacutelicas) son

los encargados de producir la mayor parte de la energiacutea eleacutectrica que se

consume en el planeta

Figura 43 Generacioacuten de una corriente alterna

Transformadore e inductor

El transformador es un dispositivo muy utilizado en circuitos eleacutectricos

y electroacutenicos No posee partes moacuteviles y funciona basado en la ley de

Faraday-Lenz La red eleacutectrica comercial utiliza estos dispositivos para

elevar el voltaje y transmitir la energiacutea eleacutectrica a grandes distancias

pues asiacute el proceso resulta mucho maacutes eficiente y las peacuterdidas de ener-

giacutea en los alambres mucho menores

Los transformadores tambieacuten se utilizan para reducir el alto voltaje y

poder llevar la energiacutea hasta las viviendas de una forma menos peligro-

sa (110 y 220 V para aplicaciones no industriales) Cuando la diferencia

de potencial entre el alambre conductor y la tierra es muy alta el aire se

ioniza parcialmente en los alrededores del alambre y se vuelve conduc-

tor Si hay otro objeto cercano unido a tierra puede saltar una chispa

causando quemaduras e incluso volatilizando parte de los cuerpos que

intervengan en la conduccioacuten Las corrientes que se generan pueden ser

de miles de amperes como comparacioacuten el motor de arranque de un

automoacutevil consume solo unos pocos amperes

Para ser eficientes los transformadores de potencia deben disipar la

menor cantidad posible de energiacutea durante su funcionamiento una disi-

pacioacuten de tan solo 05 en un gran transformador genera enormes

cantidades de peacuterdidas por calor Los transformadores de la red comer-

cial disponen de un circuito de refrigeracioacuten que utiliza aceite para el

enfriamiento El aceite circula por dentro del transformador y disipa el

calor mediante radiadores externos La inmensa mayoriacutea de los equipos

electroacutenicos tambieacuten utilizan transformadores de distinto tipo para ajus-

tar el voltaje suministrado por la red comercial al que realmente necesi-

tan sus circuitos

Un transformador estaacute formado esencialmente por un nuacutecleo de ma-

terial ferro o ferrimagneacutetico blando cuya funcioacuten es la de concentrar y

reforzar las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica y dos enrollados de alambre

con diferente nuacutemero de vueltas N1 y N2 el primario y el secundario

Cuando se hace circular una corriente alterna por el enrollado primario

se genera un campo magneacutetico tambieacuten alterno proporcional a N1 Ese

campo magneacutetico alterno es reforzado y guiado por el nuacutecleo ferro-

magneacutetico hasta el enrollado secundario donde induce una FEM que es

proporcional a N2 Controlando el nuacutemero de vueltas N1 y N2 es posible

regular la relacioacuten entre el voltaje a la salida y a la entrada del trans-

formador ya que a partir de la ley de Faraday se obtiene que los volta-

jes en el primario y secundario guardan la relacioacuten aproximada V1V2 =

N1 N2 (Figura 44)

Figura 44 Transformador e inductor

Otro dispositivo muy usado en la electroacutenica que funciona sobre la

base de la ley de Faraday-Lenz es el inductor o inductancia Un induc-

tor no es maacutes que una bobina sencilla con un nuacutecleo de material ferro o

ferrimagneacutetico blando Al aplicar un voltaje alterno la corriente varia-

ble que se establece crea un campo magneacutetico y una FEM inducida que

seguacuten Lenz se opone a la causa que lo origina es decir se opone al

paso de la corriente

Mientras mayor es la frecuencia de la sentildeal y mayor la variacioacuten del

campo en el tiempo mayor es la oposicioacuten que presenta el inductor por

el contrario cuando la frecuencia disminuye la oposicioacuten es cada vez

menor Si la corriente no variacutea (frecuencia cero) el flujo magneacutetico no

variacutea (t = 0) y por tanto no hay FEM inducida que se oponga a la

corriente Como resultado el inductor es un dispositivo que no afecta

notablemente la corriente continua pero se opone al paso de la corrien-

te alterna La oposicioacuten se mide por la reactancia inductiva XL = 2

L donde L es un factor caracteriacutestico del inductor (su inductancia) A

mayor frecuencia mayor oposicioacuten A diferencia del resistor un in-

ductor disipa poco calor al paso de la corriente por efecto Joule pues el

enrollado de aleacioacuten de cobre o aluminio posee una resistividad muy

baja

Los capacitores ndashdispositivos que trabajan almacenando cargas y

campos eleacutectricos- tambieacuten se oponen al paso de la corriente alterna

pero al contrario de los inductores no dejan pasar la corriente conti-

nua y su oposicioacuten al paso de la corriente disminuye cuando aumenta

la frecuencia En este caso el paraacutemetro caracteriacutestico es la reactancia

capacitiva 1

X =C2πνC

donde C es la capacidad del condensador

Es necesario gastar o consumir energiacutea para crear un campo magneacute-

tico pero esa energiacutea no se pierde Se almacena en el campo magneacutetico

y se revierte nuevamente al circuito al variar el sentido de la corriente

en cada ciclo Sin embargo a causa de la histeacuteresis y de las corrientes

inducidas que aparecen en el nuacutecleo ferromagneacutetico en cada ciclo

siempre se pierde una pequentildea cantidad de energiacutea en forma de calor

Este calor es adicional al que se pierde en los alambres por efecto Joule

En combinacioacuten con los capacitores los inductores se utilizan en

circuitos resonantes y filtros que permiten sintonizar o separar una fre-

cuencia determinada (o un pequentildeo intervalo de frecuencias) de una

mezcla de sentildeales con un intervalo amplio de frecuencias Es el meacutetodo

utilizado en los receptores de radio y TV para seleccionar o sintonizar

una frecuencia especiacutefica entre todas las que se reciben en la antena

Radiacioacuten electromagneacutetica

No es necesario que un circuito esteacute presente para que el campo magneacute-

tico genere un campo eleacutectrico Incluso en el vaciacuteo un campo magneacuteti-

co variable en el tiempo siempre tendraacute asociado su correspondiente

campo eleacutectrico

El campo eleacutectrico generado de esta manera posee la caracteriacutestica

de que sus liacuteneas de fuerza son cerradas y de direccioacuten perpendicular a

las del campo magneacutetico En la Fiacutesica esos campos se denominan no

conservativos porque son capaces de entregar energiacutea al realizar un

ciclo cerrado Cuando ocurre lo contrario el campo es conservativo

Si un campo magneacutetico variable actuacutea sobre un cuerpo conductor

macizo el campo eleacutectrico inducido es capaz de engendrar o generar

corrientes en el seno del cuerpo las denominadas corrientes de Fou-

cault Si ese campo magneacutetico incide sobre el cuerpo humano el campo

eleacutectrico asociado seraacute capaz de generar corrientes alternas en su inte-

rior

Como se expresoacute al inicio la naturaleza de los campos eleacutectricos y

magneacuteticos es tal que el efecto inverso tambieacuten tiene lugar un campo

eleacutectrico variable en el tiempo da origen a un campo magneacutetico Por

tanto los campos eleacutectricos y magneacuteticos variables no son independien-

tes siempre se presentan conjuntamente y de ahiacute la denominacioacuten de

campo electromagneacutetico

Generacioacuten de campos electromagneacuteticos

La aceleracioacuten es la relacioacuten que existe entre la variacioacuten de la veloci-

dad de un cuerpo y el tiempo que tarda en ocurrir esa variacioacuten Consi-

derando una partiacutecula que se mueve a lo largo de una recta si to repre-

senta la lectura del reloj cuando la velocidad era vo y t una lectura pos-

terior cuando la velocidad tiene otro valor v la aceleracioacuten media am en

ese intervalo se calcula por la expresioacuten am = (v-vo) (t-to) lo que tam-

bieacuten se indica como a = ΔvΔt En esas condiciones la aceleracioacuten pue-

de ser tanto positiva (la velocidad aumenta al transcurrir el tiempo)

como negativa (la velocidad se reduce)

Las cargas eleacutectricas aceleradas son capaces de generar campos

electromagneacuteticos en forma de ondas que se propagan en el espacio Es

posible crear estas ondas mediante una antena con dos extremos abier-

tos o terminales que alternadamente se cargan positiva y negativamente

(dipolo) La tiacutepica antena de televisioacuten es un dipolo pero que solo se

usa para recibir y no para emitir ondas electromagneacuteticas

86

Un tipo de antena emisora muy comuacuten es la antena Marconi Se tra-

ta de una barra o varilla vertical que forma la mitad del dipolo mientras

que la tierra actuacutea como la otra mitad Este tipo de antena tambieacuten se

utiliza en automoacuteviles y teleacutefonos inalaacutembricos (Figura 45) En este

caso la parte metaacutelica del automoacutevil o teleacutefono actuacutea como la otra mitad

del dipolo En los teleacutefonos celulares las antenas tipo Marconi evolu-

cionaron hacia las maacutes eficientes antenas fractales que permiten ocul-

tar la antena completamente en el interior del equipo (figura 46)

Figura 45 Propagacioacuten de la radiacioacuten electromagneacutetica

Los campos magneacuteticos generan campos eleacutectricos y vice-

versa La sentildeal radiada se propaga con la velocidad de la

luz

Figura 46 Figura 04-06 Interior de un teleacutefono celular

mostrando la antena fractal en el recuadro a la derecha (al-

fombra de Sierspinski)

Cuando la antena tiene las dimensiones adecuadas al aplicarle una

FEM alterna se logra que emita radiaciones al espacio que la rodea

Operando sobre la FEM y modificaacutendola de manera adecuada es posi-

ble usar la radiacioacuten para transmitir informacioacuten de todo tipo (sonido

imaacutegenes informacioacuten digitalizada) La energiacutea radiada se propaga a la

velocidad de la luz unos 300 000 kiloacutemetros por segundo en el vaciacuteo y

algo menor en otros medios

Espectro electromagneacutetico James Clerk Maxwell fiacutesico ingleacutes amplioacute las investigaciones de Mi-

chael Faraday sobre los campos electromagneacuteticos y logroacute encontrar las

relaciones matemaacuteticas que describen su comportamiento Sus resulta-

dos lo convirtieron en uno de los cientiacuteficos maacutes importantes del siglo

XIX Su obra maacutes importante es el Treatise on Electricity and Magne-

tism (1873) donde publicoacute su conjunto de cuatro ecuaciones diferen-

ciales o Leyes de Maxwell en las que se describe la naturaleza de los

campos electromagneacuteticos en teacuterminos de espacio y tiempo

Maxwell demostroacute que la propagacioacuten de la radiacioacuten electromagneacute-

tica en el vaciacuteo o en cualquier otro medio se describe de forma similar

a las ondas que se propagan en la superficie del agua cuando ocurre una

perturbacioacuten (por ejemplo como cuando se deja caer una piedra en

aguas tranquilas) La velocidad de propagacioacuten vp de la onda es la ve-

locidad con que se propaga o avanza la perturbacioacuten en el medio La

amplitud de la onda es el tamantildeo maacuteximo que alcanzan sus valles o

crestas al oscilar (figura 47) La intensidad de la onda se define como

la energiacutea por unidad de tiempo que es capaz de transportar a traveacutes de

la unidad de superficie perpendicular a la direccioacuten de propagacioacuten Se

mide en wattm2 Mientras mayor sea la amplitud de la onda mayor

seraacute su intensidad

Figura 47 Representacioacuten de una onda mecaacutenica

88

La distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos es la longi-

tud de onda (lambda) y el nuacutemero de veces que una cresta (o un va-

lle) se repite por segundo en una posicioacuten determinada es la frecuencia

(nuacute) de la onda Como se dijo anteriormente la frecuencia se expresa

en oscilaciones por segundo (Hz) La longitud de onda y la frecuencia

no son independientes Estos paraacutemetros se relacionan con la velocidad

de propagacioacuten por la expresioacuten vp =

En la onda que viaja por la superficie de una charca oscilan las mo-

leacuteculas de agua En la radiacioacuten electromagneacutetica lo que oscila son los

campos eleacutectrico y magneacutetico cada uno creando al otro continuamente

a medida que la onda avanza o se propaga con la velocidad de la luz

(Figura 48) Para tener una idea de lo que significa esta velocidad se

puede considerar que el periacutemetro de la tierra (su longitud) es de unos

40 000 kiloacutemetros por el ecuador Como en el vaciacuteo la luz recorre 300

000 km en un segundo en ese tiempo una onda de radio es capaz de dar

7 vueltas y media a la Tierra (En un medio diferente al vaciacuteo la veloci-

dad es algo menor pero muy poco)

Figura 48 Figura 04-08 Representacioacuten instantaacutenea de

una onda electromagneacutetica Los campos E y H son perpen-

diculares entre siacute y a la direccioacuten de propagacioacuten

Se le llama espectro electromagneacutetico al conjunto de todas las posibles

frecuencias con que puede presentarse una onda electromagneacutetica (tabla

41) Abarca una regioacuten muy amplia desde unas pocas decenas de Hz

hasta miles de millones de Hz Las propiedades de la onda electromag-

neacutetica variacutean notablemente en dependencia de su frecuencia las radia-

ciones de maacutes baja frecuencia constituyen las conocidas ondas de radio

(onda larga) la de maacutes alta frecuencia es la radiacioacuten gamma penetran-

te (de la letra griega ) que se produce en los elementos radiactivos o

en procesos subatoacutemicos tales como la aniquilacioacuten de un par electroacuten

positroacuten Las explosiones de supernovas y otros fenoacutemenos astrofiacutesicos

muy intensos tambieacuten generan cantidades apreciables de radiacioacuten γ

Dentro del intervalo comprendido entre las ondas de radio y la radia-

cioacuten γ se encuentran todas las demaacutes radiaciones onda corta radiacioacuten

infrarroja (IR) espectro visible ultravioleta (UV) y rayos X

TABLA 41

Espectro electromagneacutetico

f(Hz) (m) Denominacioacuten

102 - 1010 106 ndash 10-1 Ondas de radio

1010 - 1012 10-1 ndash 10-3 Microondas

1012 - 1014 10-3 ndash 10-6 Infrarrojo

1014 - 1015 10-6 ndash 10-7 Visible

1015 - 1016 10-7 ndash 10-8 Ultravioleta

1017 - 1020 10-9 ndash 10-11 Rayos X

gt 1020 lt 10-11 Rayos gamma

Los rayos gamma y los rayos X lsquodurosrsquo tienen una longitud de on-

da de entre 0005 y 05 nm (un nm o nanoacutemetro equivale a 10-9 m o

una milloneacutesima de miliacutemetro) Los rayos X lsquoblandosrsquo se superponen

con la radiacioacuten ultravioleta en longitudes de onda proacuteximas a los 50

nm El ultravioleta a su vez da paso a la luz visible que va aproxi-

madamente desde 380 hasta 760 nm Los rayos infrarrojos o radia-

cioacuten de calor se solapan con las frecuencias de radio de microondas

entre los 100000 y 400000 nm Por encima de esta longitud de onda

hasta unos 15000 metros el espectro estaacute ocupado por las diferentes

ondas de radio Maacutes allaacute de la zona de radio el espectro entra en la

regioacuten de bajas frecuencias cuyas longitudes de onda llegan a medir-

se en decenas de miles de kiloacutemetros

Transmisioacuten de sentildeales

Se reconoce al ingeniero italiano Guglielmo Marconi (1874-1937)

como el inventor del primer sistema praacutectico de transmisioacuten de in-

formacioacuten mediante sentildeales de radio a finales del siglo XIX En

1890 se interesaba por la telegrafiacutea sin hilos y hacia 1895 habiacutea in-

ventado un aparato con el que consiguioacute enviar sentildeales a varios kiloacute-

metros de distancia mediante una antena direccional En 1899 esta-

blecioacute la comunicacioacuten inalaacutembrica entre Inglaterra y Francia a traveacutes

del canal de la Mancha Las marinas italiana y britaacutenica pronto adop-

taron su sistema y hacia 1907 habiacutea alcanzado tal perfeccionamiento

que se establecioacute un servicio trasatlaacutentico de telegrafiacutea sin hilos para

uso puacuteblico

El descubrimiento de las ondas de radio dio lugar a un impetuoso

desarrollo de los medios de comunicacioacuten incluyendo la televisioacuten el

radar los sistemas de navegacioacuten la comunicacioacuten espacial y la telefo-

niacutea celular con infinidad de aplicaciones en otras ciencias como la me-

teorologiacutea y la astronomiacutea

Las ondas de radio son aquellas cuya frecuencia va desde unos po-

cos kilohertz (kHz) hasta 300 gigahertz (GHz) Un kilohertz equivale a

mil ciclos por segundo y un megahertz (MHz) a un milloacuten un gi-

gahertz equivale a 109 Hz o 1 000 MHz La denominada onda media de

los receptores de radio en amplitud modulada (AM) cubre el intervalo

535ndash1 605 kHz Las frecuencias mayores corresponden a las ondas

cortas de diferentes bandas

Las propiedades de las ondas de radio dependen de su frecuencia (o de su equivalente la longitud de onda ) por lo que usualmente se utili-zan ondas de radio de diferente para distintos fines Las ondas maacutes cortas poseen una frecuencia maacutes alta (maacutes oscilaciones por segundo) las maacutes largas tienen una frecuencia maacutes baja La relacioacuten entre y la frecuencia es

= c

donde c es la velocidad de la luz

En una atmoacutesfera uniforme la radiacioacuten electromagneacutetica se propa-

ga en liacutenea recta Como la superficie terrestre es praacutecticamente esfeacuterica

la comunicacioacuten radiofoacutenica a larga distancia solo es posible gracias a

que las ondas largas se reflejan en la ionosfera una regioacuten de la atmoacutes-

fera compuesta de varias capas de aire ionizado que se extiende desde

una altura de casi 80 km sobre la superficie terrestre hasta 640 km o

maacutes (Figura 49) En comparacioacuten la altura de vuelo de las liacuteneas aeacute-

reas comerciales es de 10 km

A estas alturas el aire estaacute enrarecido en extremo como si se hubiera hecho vaciacuteo con una bomba mecaacutenica Cuando las partiacuteculas gaseosas de la atmoacutesfera se ionizan a causa de la radiacioacuten ultravioleta del sol

tienden a permanecer ionizadas debido a las miacutenimas colisiones que se producen con otras partiacuteculas Estas partiacuteculas ionizadas son capaces de reflejar parcialmente las ondas de radio De ahiacute que soacutelo una parte de la energiacutea radiada por un transmisor hacia la ionosfera es transmitida ha-cia el exterior otra es absorbida y la restante es reflejada hacia la super-ficie de la Tierra Este uacuteltimo efecto permite la recepcioacuten de sentildeales de radio a distancias mucho mayores de lo que seriacutea posible con ondas que viajaran solo en liacutenea recta

Figura 49 Capas de la atmoacutesfera troposfera estratosfe-

ra mesosfera e ionosfera La curva quebrada indica la

temperatura seguacuten la escala superior

Las ondas de frecuencia superior a los 300 MHz ( lt 10 m) se sub-

dividen en cuatro categoriacuteas muy alta frecuencia (VHF del ingleacutes very

high frequency) ultra alta frecuencia (ultra high frequency UHF) su-

peralta frecuencia (super high frequency SHF) y extremadamente alta

frecuencia (extremely high frequency EHF) Estas ondas no se reflejan

en la ionosfera por lo que solo se pueden captar cuando el receptor se

encuentra en liacutenea recta con el emisor Sin embargo son muy uacutetiles en

las comunicaciones espaciales

Tambieacuten se usa el teacutermino microondas para designar las ondas elec-

tromagneacuteticas en la regioacuten de frecuencias UHF y EHF cuya longitud

de onda va aproximadamente desde 1 mm hasta 30 cm ( = 1 a 300

GHz) Las microondas tienen aplicaciones en las comunicaciones de

todo tipo viacutea sateacutelite en la meteorologiacutea la medicioacuten de distancias e

incluso se utilizan para cocinar alimentos en los hornos de microondas

En la tabla 42 aparece resumida la clasificacioacuten de las ondas de radio

de acuerdo con su frecuencia y su longitud de onda Al interaccionar

con la atmoacutesfera la atenuacioacuten no es la misma para todas las frecuen-

cias Las ondas con inferiores a unos pocos centiacutemetros son absorbi-

das por las gotas de agua o por las nubes las inferiores a 15 cm pueden

incluso quedar absorbidas por el vapor de agua que hay normalmente

en una atmoacutesfera limpia

TABLA 42

Clasificacioacuten de las ondas de radio

Frecuencia Denominacioacuten Abreviatura

3 ndash 30 kHz Muy baja frecuencia VLF 105 ndash 104 m

30-300 kHz Baja frecuencia LF 104 ndash 103 m

300-3 000 kHz Frecuencia media MF 103 ndash 102 m

3-30 MHz Alta frecuencia (on-

da corta)

HF 102 ndash 10 m

30-300 MHz Muy alta frecuencia VHF 10 ndash 1 m

300-3 000 MHz Frecuencia ultra alta UHF 1 m ndash 10 cm

3-30 GHz Frecuencia superalta SHF 10 ndash 1 cm

30-300 GHz Extremadamente alta EHF 1 cm ndash 1 mm

Transmisioacuten de potencia Horno de microondas

Una de las propiedades de la radiacioacuten de alta frecuencia al interaccio-

nar con muchos materiales es la de generar calor Los hornos de micro-

ondas funcionan en la regioacuten UHF a frecuencias cercanas a los 2 450

MHz La componente del campo eleacutectrico E de la onda interacciona

fuertemente con el momento dipolo eleacutectrico de las moleacuteculas del agua

93

y otras moleacuteculas polares que componen los alimentos Esas moleacuteculas

son forzadas a seguir las oscilaciones de la onda electromagneacutetica in-

crementaacutendose su movimiento de rotacioacuten y vibracioacuten al nivel micros-

coacutepico Un incremento microscoacutepico del movimiento se refleja en lo

macroscoacutepico como un aumento de temperatura que es transmitido a

los restantes aacutetomos y moleacuteculas por los mecanismos usuales de trans-

misioacuten del calor conveccioacuten conduccioacuten y radiacioacuten La conveccioacuten

se refiere al flujo circulatorio de gas o liacutequido desde las zonas maacutes ca-

lientes a las maacutes friacuteas la conduccioacuten al contacto directo entre soacutelidos

mientras que la radiacioacuten implica la transmisioacuten de calor por radiacioacuten

electromagneacutetica esencialmente en la regioacuten infrarroja-visible del es-

pectro (cap 5)

Las microondas no pueden penetrar en los recipientes metaacutelicos para

calentar la comida pues los metales reflejan las ondas de radio de la

misma forma que un espejo refleja la luz visible Sin embargo pueden

atravesar recipientes no metaacutelicos como vidrios ceraacutemicas o plaacutesticos

sin calentarlos para ser absorbidas solamente por los alimentos en su

interior Como la radiacioacuten penetra profundamente en los tejidos bioloacute-

gicos los alimentos se cocinan en profundidad a diferencia de lo que

ocurre en un horno convencional donde el calor se recibe solo en la

superficie y avanza lentamente de fuera hacia dentro Ademaacutes la ener-

giacutea solo se emplea en calentar los alimentos sin necesidad de elevar la

temperatura de los recipientes o de las paredes del horno Por ese moti-

vo los alimentos tardan menos en hornearse y se gasta mucha menos

energiacutea en el proceso

Cuando la intensidad de la radiacioacuten es muy alta la exposicioacuten a las

microondas puede ser muy peligrosa Tambieacuten es importante el tiempo

de exposicioacuten Tanto la alta intensidad como una larga exposicioacuten pue-

den ocasionar quemaduras cataratas oculares dantildeos en el sistema ner-

vioso o esterilidad Auacuten no se conocen bien los efectos de la exposi-

cioacuten a las microondas de baja intensidad durante largos periacuteodos

Cocina de induccioacuten

La cocina de induccioacuten trabajan a frecuencias mucho menores que las

de los hornos de microondas esencialmente en el intervalo de frecuen-

cias entre 20 y 100 kHz No calienta directamente los alimentos como

en los hornos sino que genera corrientes de Foucault en un material

ferromagneacutetico-resistivo adosado al fondo de la cazuela que finalmente

produce el calor que se emplea en cocinar los alimentos (figura 410)

Figura 410 Mecanismo del calentamiento por induccioacuten

Durante su funcionamiento el campo magneacutetico variable generado por

una bobina da origen a un campo eleacutectrico tambieacuten variable y ambos se

propagan en todas direcciones -no soacutelo como se muestra en la figura-

atravesando la vitroceraacutemica no absorbente Es la componente eleacutectrica

quien genera las corrientes y producen calentamiento por efecto Joule

en el material magneacutetico del fondo de la olla tal como ocurre en una

cocina de resistencia convencional

A diferencia de los hornos de microondas estas cocinas no se pue-

den utilizar con recipientes de loza barro tefloacuten o cualquier otro mate-

rial aislante Tampoco con cualquier recipiente de aluminio o cobre u

otro metal no magneacutetico pues a la frecuencia de trabajo de la cocina

estos metales reflejan la radiacioacuten electromagneacutetica con gran efectivi-

dad La otra diferencia esencial con los hornos de microondas donde

la radiacioacuten se mantiene confinada en su interior por paredes reflectan-

tes es que en una cocina de induccioacuten la radiacioacuten se dispersa en todas

direcciones generando contaminacioacuten electromagneacutetica en mayor o

menor grado

Investigaciones recientes muestran la posibilidad de efectos perjudicia-

les sobre los genes de diversos tipos de ceacutelulas mientras que por

95

otra parte no existen estudios que demuestren que ese intervalo de fre-

cuencias esas radiaciones sean inocuas especialmente a la intensidad

en que son emitidas con potencia suficiente para cocinar alimentos

Las posibles afectaciones incluyen efectos geneacuteticos en el feto en las

gestantes dada la cercaniacutea de la regioacuten abdominal a la fuente de radia-

ciones asiacute como roturas u otras alteraciones en los genes de espermato-

zoides y oacutevulos de personas adultas (ver artiacuteculo review de Lai H en

las referencias)

Estimacioacuten de distancias radar Los sistemas para medir distancias mediante la radiacioacuten estaacuten basados

en el radar palabra que se deriva del ingleacutes radio detection and ran-

ging El radar detecta objetos fuera del alcance de la vista y determina

a queacute distancia se encuentran al proyectar sobre ellos ondas de radio Se

comenzoacute a utilizar de manera generalizada durante la II Guerra Mun-

dial (1939-1945)

Su funcionamiento estaacute basado en la propiedad que tienen las ondas

electromagneacuteticas de reflejarse en determinadas superficies En un

equipo de radar un transmisor de radio de alta frecuencia emite un haz

de radiacioacuten durante un corto periacuteodo con una que puede ir desde

algunos centiacutemetros hasta cerca de 1 metro Los objetos que se hallan

en la trayectoria del haz reflejan las ondas de regreso hacia el transmi-

sor donde se coloca un receptor especialmente disentildeado para detectar-

las Midiendo por medios electroacutenicos el tiempo que tarda la sentildeal en ir

y regresar hasta el blanco y conocida la velocidad de propagacioacuten de la

sentildeal (asymp 300 000 kms) es posible calcular la distancia hasta el objeto

donde se reflejoacute el haz En un equipo de radar el proceso de transmi-

sioacuten-recepcioacuten de impulsos ocurre continuamente en fracciones de

segundo

El radar no solo detecta la presencia de un objeto remoto como un

avioacuten en el aire sino que es capaz de fijar su posicioacuten en el espacio su

tamantildeo y su forma aproximada asiacute como la direccioacuten de su movimien-

to y su velocidad

Aunque en sus oriacutegenes fue un instrumento beacutelico hoy se utiliza

ampliamente para fines paciacuteficos como la navegacioacuten mariacutetima y el

control de traacutefico aeacutereo El radar ha encontrado una aplicacioacuten casi

universal en la meteorologiacutea y la prediccioacuten del tiempo ademaacutes de

localizar perturbaciones importantes como los huracanes o los tornados

tambieacuten se usa para efectuar el seguimiento de las condiciones climato-

loacutegicas locales Los radares meteoroloacutegicos proporcionan informacioacuten

acerca del volumen de las precipitaciones y permiten alertar con antela-

cioacuten sobre posibles inundaciones Los maacutes recientes dan la posibilidad

de medir la velocidad del viento cuando hay tormenta a partir de un

fenoacutemeno conocido como efecto Doppler

Radares de otro tipo son utilizados por la policiacutea de traacutensito para de-

terminar la velocidad de los vehiacuteculos y cuantificar la densidad del

traacutefico en las calles principales Tambieacuten para controlar automaacutetica-

mente los semaacuteforos Por ejemplo hay sistemas que pueden proyectar

la luz roja automaacuteticamente si el vehiacuteculo se acerca a un cruce de cui-

dado con una velocidad por encima del liacutemite permitido

Resonancia magneacutetica Otro tipo de interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia en la regioacuten de

altas frecuencias es la resonancia magneacutetica Existen diversos tipos

nuclear paramagneacutetica electroacutenica ferromagneacutetica antiferromagneacutetica

de ondas de spin cuadrupolar nuclear y resonancia de spin de electro-

nes de conduccioacuten todas se aplican mayormente en la investigacioacuten

cientiacutefica Se describiraacute solamente la resonancia magneacutetica nuclear

(RMN) ya que es la maacutes conocida por haberse extendido su uso como

herramienta de diagnoacutestico en la medicina

La RMN no implica radiactividad ni ninguacuten otro tipo de radiacioacuten

ionizante pues se trabaja uacutenicamente en la regioacuten de radiofrecuencias

El nuacutecleo atoacutemico posee un momento magneacutetico N similar al momen-

to magneacutetico de spin del electroacuten s Como su valor es miles de veces

menor que el de s no es necesario tomarlo en cuenta al analizar las

propiedades diamagneacuteticas paramagneacuteticas o ferromagneacuteticas de una

determinada sustancia

Sin embargo cuando se hace incidir radiacioacuten de frecuencia ade-

cuada sobre una sustancia que a la vez estaacute sometida a un campo mag-

neacutetico estaacutetico de gran intensidad el momento magneacutetico nuclear es

capaz de interaccionar con esa radiacioacuten y absorber gran cantidad de

energiacutea Esto es precisamente lo que caracteriza una resonancia la

absorcioacuten soacutelo tiene lugar a una frecuencia especiacutefica (o en un intervalo

de frecuencias muy estrecho a su alrededor) y no a cualquier frecuen-

cia

97

Como fuente de radiacioacuten se utiliza una bobina por la que circula

una corriente alterna de frecuencia adecuada (figura 411)

La descripcioacuten de lo que ocurre seguacuten la fiacutesica claacutesica es la si-

guiente cuando el campo estaacutetico externo (de intensidad Bo en la figu-

ra) interacciona con los momentos magneacuteticos nucleares tiende a ali-

nearlos en una direccioacuten paralela a las liacuteneas de induccioacuten perpendicu-

lar al polo del electroimaacuten en la figura Sin embargo esta alineacioacuten no

llega a ser perfecta pues los momentos magneacuteticos tienen tendencia a

rotar alrededor de las liacuteneas de induccioacuten Este movimiento particular

de rotacioacuten se conoce como precesioacuten similar al cabeceo de los trom-

pos cuando van perdiendo velocidad se ha representado por la flecha (o

vector) en el recuadro a la derecha de la figura 411

Figura 411 Esquema de un experimento de reso-

nancia magneacutetica

El nuacutemero de rotaciones por segundo que realiza el vector es la fre-

cuencia de precesioacuten o que depende de Bo seguacuten la expresioacuten o =

4258Bo (o en MHz y Bo en T) Cuando la frecuencia de la sentildeal

externa aplicada coincide con o se produce la resonancia Asiacute para

lograr la resonancia de los protones del agua si Bo = 05 T se necesita

aplicar una sentildeal en la bobina de 213 MHz aproximadamente Esta

particularidad de interaccionar con los protones del agua se utiliza en

los equipos modernos de obtencioacuten de imaacutegenes por resonancia magneacute-

tica para diagnoacutestico meacutedico (capiacutetulo 6)

Deteccioacuten de metales El desarrollo de instrumentos capaces de detectar metales bajo tierra

mediante ondas de radio estaacute asociado a los primeros ensayos de em-

plear esas ondas en sistemas de orientacioacuten aeacuterea alrededor de 1920

Estos intentos proporcionaron versiones primitivas de los modernos

radiogonioacutemetros que se utilizan hoy diacutea en la navegacioacuten mariacutetima y

aeacuterea Se buscaba que los aviones fueran capaces de orientarse en diacuteas

muy nubosos o con niebla para esto se utilizaba como emisor de ondas

la torre transmisora de alguna estacioacuten local de radio de ubicacioacuten co-

nocida Como sistema receptor en el aeroplano capaz de determinar la

direccioacuten de la emisora se utilizaba una antena direccional en forma de

aro o anillo metaacutelico abierto con los extremos unidos por conductores

al equipo receptor de radio

La antena direccional funciona de la manera siguiente cuando el

plano de la circunferencia que forma la antena receptora se encuentra

paralelo a la liacutenea recta que va desde el avioacuten a la antena emisora la

recepcioacuten es maacutexima cuando este plano estaacute perpendicular a esa liacutenea

lo que equivale a rotar la antena frac14 de vuelta de su posicioacuten de maacutexima

recepcioacuten la recepcioacuten es praacutecticamente nula La mayoriacutea de los recep-

tores de amplitud modulada (AM) poseen en su interior antenas de este

tipo en forma de bobina con muchas vueltas de alambre (enrolladas

usualmente sobre un nuacutecleo de ferrita figura 412) por lo que la inten-

sidad de la recepcioacuten depende fuertemente de la orientacioacuten del recep-

tor respecto a la emisora Cuando el extremo de la bobina apunta direc-

tamente hacia la fuente emisora la sentildeal es miacutenima y puede llegar a

anularse totalmente

Figura 412 Dependencia de la recepcioacuten de la

sentildeal en funcioacuten del aacutengulo de la antena con la ra-

diacioacuten incidente

Este efecto de recepcioacuten nula cuando la espira estaacute orientada hacia la

direccioacuten de la fuente emisora es el principio baacutesico de operacioacuten de los

antiguos sistemas de orientacioacuten aeacuterea pues la posicioacuten de no recep-

cioacuten es muy precisa y se utilizaba para situar al avioacuten en la direccioacuten

determinada

La direccioacuten que se iba a seguir se determinaba girando la antena re-

ceptora hasta obtener sentildeal cero El piloto podiacutea entonces ir corrigiendo

a conveniencia la direccioacuten del vuelo hasta lograr la direccioacuten deseada

Sin embargo ya desde los primeros intentos de llevar a cabo esta

teacutecnica de orientacioacuten surgiacutean errores significativos cuando se sobrevo-

laban determinados territorios Diferentes pilotos en diversos aviones

guiaacutendose por la misma estacioacuten emisora encontraban siempre los

mismos errores en los mismos lugares Investigaciones posteriores re-

velaron que donde ocurriacutean las interferencias habiacutea yacimientos mine-

rales con alto contenido de metal o existiacutean grandes construcciones de

ese material como por ejemplo el techo de tejas metaacutelicas de una gran

faacutebrica

Finalmente se logroacute encontrar la siguiente explicacioacuten una antena

emisora emite radiacioacuten en todas direcciones Si la sentildeal posee suficien-

te intensidad seraacute capaz de inducir corrientes significativas en un buen

conductor como un techo metaacutelico o un gran tanque de agua o combus-

tible Esas corrientes inducidas son capaces de emitir a su vez una

sentildeal secundaria con la frecuencia de la fuente original tambieacuten en

todas direcciones aunque de mucha menor intensidad No obstante si

el receptor utilizado en un avioacuten es sensible las sentildeales secundarias se

detectaraacuten superpuestas a la sentildeal original cuando el avioacuten se encuentra

cerca de la fuente secundaria

Para obtener la sentildeal cero que serviacutea de referencia al piloto el plano

de la antena del avioacuten debiacutea estar perfectamente perpendicular a la di-

reccioacuten de la antena emisora Como la radiacioacuten de la antena emisora y

la reflejada por el emisor secundario no proveniacutean de la misma direc-

cioacuten no era posible lograr que la sentildeal en la antena receptora del avioacuten

se anulara totalmente y de ahiacute los errores de orientacioacuten detectados

(que pueden corregirse faacutecilmente una vez conocido su origen)

Se atribuye al teacutecnico de sistemas de navegacioacuten aeacuterea Gerhard Fis-

her la sugerencia de que la radiacioacuten secundaria emitida por el metal

podiacutea ser utilizada para la deteccioacuten de metales soterrados Esa praacutectica

ha tenido un gran desarrollo hasta nuestros diacuteas

100

Los detectores de metal contemporaacuteneos utilizan una sola antena

que trabaja alternadamente como emisor y receptor durante fracciones

de segundo en forma similar a como lo hace la antena de radar La

antena va ubicada en una especie de plato llano colocado en el extremo

de una barra o mango de sujecioacuten que contiene los circuitos electroacuteni-

cos y la bateriacutea que energiza el instrumento (figura 413)

Figura 413 Detector de metales Tomado de

httpschoolmechuwaeduau

En su estado baacutesico de funcionamiento el equipo no detecta sentildeal

alguna Cuando el plato se desplaza cerca del suelo o de una pared don-

de se halla enterrado alguacuten objeto metaacutelico como por ejemplo una

tuberiacutea aparece una sentildeal de rechazo causada por la radiacioacuten secun-

daria emitida por el metal Esa sentildeal origina una FEM inducida en la

antena que se puede amplificar por medios electroacutenicos para generar

sonido en un audiacutefono desviar una aguja indicadora o emitir una sentildeal

luminosa revelando asiacute la presencia del metal oculto

Un detector tiacutepico en el mercado pesa 375 libras opera a la fre-

cuencia de 12 kHz tiene sintoniacutea manual o automaacutetica a eleccioacuten es

capaz de indicar la profundidad a que se encuentra el metal y se energi-

za con 8 bateriacuteas tipo AA capaces de mantener trabajando el instru-

mento de 25 a 35 horas en reacutegimen de bajo consumo (utilizando audiacute-

fonos para ahorrar energiacutea) Los detectores maacutes sofisticados son capa-

ces de diferenciar entre diversos metales

101

Sistemas de deteccioacuten basados en principios similares se emplean en

el control de aduana de los aeropuertos para revelar la posible presencia

de armas ocultas las bobinas estaacuten insertadas en el marco de una puerta

que el viajero debe atravesar Tambieacuten existen detectores portaacutetiles del

tamantildeo aproximado de un teleacutefono celular en este caso un operador

desplaza el instrumento cerca de la persona examinada a pocos centiacute-

metros de los lugares del cuerpo de donde pudiera existir alguacuten arma

disimulada

En algunos paiacuteses son bastante comunes los buscadores de tesoros

aficionados que dedican su tiempo libre a hacer campismo en locacio-

nes donde hubo asentamientos humanos en otras eacutepocas o se efectua-

ron batallas importantes Los buscadores utilizan el detector de metal

para rastrear monedas antiguas armas hebillas adornos o cualquier

otro objeto metaacutelico algunos de estos objetos pueden alcanzar un gran

valor en la actualidad Otros se dedican a buscar anillos monedas o

prendas de valor perdidas en las arenas de las playas

Tambieacuten se construyen detectores especializados para buscar debajo

del agua Hay revistas dedicadas exclusivamente a estos temas que

aconsejan doacutende y coacutemo buscar reportan hallazgos de importancia y

ofrecen consejos teacutecnicos sobre los instrumentos a utilizar En los con-

flictos beacutelicos se utilizaron por mucho tiempo detectores de minas simi-

lares a los empleados por los buscadores de tesoros Actualmente no

son muy efectivos dada la proliferacioacuten de minas de plaacutestico y de ma-

dera desarrolladas precisamente con el fin de evitar su deteccioacuten me-

diante estos instrumentos

El radar de penetracioacuten terrestre Tambieacuten conocido como radar de sondeo terrestre o georradar el RPT

es un instrumento que trabaja en forma muy parecida a un radar con-

vencional Se considera que se aplicoacute por primera vez en Austria en

1929 para determinar el espesor de un glaciar Su antena transmisora

enviacutea pulsos cortos de alta frecuencia hacia la tierra Cuando la radia-

cioacuten encuentra un objeto o una frontera con diferente permitividad die-

leacutectrica aparecen variaciones en la sentildeal reflejada e informacioacuten de la

distancia a que se encuentra Hay muchos tipos y modelos especializa-

dos para diferentes aplicaciones 102

La profundidad de penetracioacuten de la sentildeal estaacute limitada por la con-

ductividad del terreno la frecuencia utilizada y la potencia radiada

Cuando la conductividad del suelo aumenta la penetracioacuten disminuye

porque la radiacioacuten se disipa maacutes faacutecilmente en forma de calor Las

altas frecuencias proporcionan mejor resolucioacuten pero penetran menos

que las bajas frecuencias En los suelos arenosos o en materiales com-

pactos y secos como el granito la piedra caliza y el hormigoacuten usual-

mente se logra una buena penetracioacuten (hasta 15 metros) En los suelos

huacutemedos o arcillosos u otros con alta conductividad eleacutectrica la pene-

tracioacuten es algunas veces de solo unos pocos centiacutemetros En el hielo la

radiacioacuten penetra cientos de metros

El radar de penetracioacuten terrestre se puede utilizar en gran cantidad

de medios diferentes que incluyen rocas suelos hielo agua pavimen-

tos y estructuras Puede detectar objetos enterrados cambios en el ma-

terial del suelo y subsuelo hendiduras y cavidades En las ciencias de la

tierra se usa para estudiar los lechos de roca el agua subterraacutenea y el

hielo Las aplicaciones de ingenieriacutea incluyen ensayos no destructivos

de estructuras y pavimentos la localizacioacuten de tuberiacuteas soterradas y el

estudio de las caracteriacutesticas del terreno En la arqueologiacutea se usa para

hacer levantamientos y mapas de yacimientos y sitios arqueoloacutegicos en

lo militar para la deteccioacuten de minas explosivos sin detonar y tuacuteneles

Una determinacioacuten tiacutepica con un equipo de RPT proporciona un per-

fil o seccioacuten laminar bajo la superficie Un conjunto de perfiles sirve

para construir una imagen tridimensional tomograacutefica Los datos se

pueden representar como bloques tridimensionales o en forma de cor-

tes horizontales o verticales Los cortes horizontales son mapas planos a

una profundidad determinada y por ello suelen ser los favoritos de los

arqueoacutelogos

103

CAPIacuteTULO 5

RADIACIOacuteN DE MAacuteS ALTA FRECUENCIA

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia Fotones

Las propiedades de la radiacioacuten electromagneacutetica difieren notablemente

de las propiedades de la sustancia Por ejemplo la radiacioacuten no posee

masa en reposo (no es posible pesarla en una balanza aunque en deter-

minadas condiciones siacute resulta posible asociarle una cierta masa efecti-

va) No obstante en la medida que la longitud de onda disminuye y la

frecuencia aumenta la radiacioacuten comienza a manifestar propiedades

no del todo acordes con una onda A frecuencias suficientemente altas

la energiacutea que la radiacioacuten es capaz de entregar no se transfiere de for-

ma continua sino en cantidades especiacuteficas o cuantos de valor ε = h

como si en vez de una onda estuvieacuteramos en presencia de un lsquochorrorsquo o

flujo de partiacuteculas (figura 51) En la expresioacuten anterior h es una cons-

tante de valor conocido la constante de Planck

Figura 51 Efecto fotoeleacutectrico

104

Se acostumbra designar esta caracteriacutestica muy particular de la ra-

diacioacuten electromagneacutetica como dualidad partiacutecula-onda indicando asiacute

que la radiacioacuten tiene un comportamiento que mezcla particularidades

de una onda y de un flujo de partiacuteculas Esta dualidad es praacutecticamente

indetectable en las ondas de radio pero en la regioacuten del espectro visible

y por encima de este se manifiesta en toda su plenitud

Las partiacuteculas luminosas fueron nombradas fotones por Albert

Einstein quien logroacute dar explicacioacuten al hasta entonces inexplicable

efecto fotoeleacutectrico que consiste en la expulsioacuten de electrones de un

metal cuando sobre eacutel incide luz de determinada frecuencia Einstein

consideroacute que cuando un electroacuten interacciona con un fotoacuten absorbe

toda su energiacutea h Si esa energiacutea es suficiente para vencer las fuerzas

de atraccioacuten de los nuacutecleos atoacutemicos el electroacuten es expulsado del me-

tal

La dualidad de la luz se manifiesta incluso en la expresioacuten matemaacute-

tica de su energiacutea ε = h pues ε se refiere a una partiacutecula especiacutefica y

es la frecuencia que se obtiene suponiendo que la radiacioacuten es una

onda no una partiacutecula Sin embargo a pesar de esta contradiccioacuten on-

da-partiacutecula el concepto dual funciona perfectamente y permitioacute prede-

cir (incluso cuantitativamente) lo que sucederiacutea en diversas situaciones

desconocidas La teoriacutea de Einstein logroacute explicar muchas caracteriacutesti-

cas del efecto fotoeleacutectrico que no podiacutean explicarse considerando la

luz como una onda electromagneacutetica Por ejemplo la energiacutea maacutexima

de los electrones expulsados es independiente de la intensidad de la luz

efecto imposible de explicar a partir del modelo ondulatorio El caraacutecter

dual de la radiacioacuten se verificoacute completamente en otros experimentos

posteriores y es hoy aceptado universalmente

El teacutermino efecto fotoeleacutectrico tambieacuten puede referirse a otros tres

procesos la fotoionizacioacuten la fotoconduccioacuten y el efecto fotovoltaico

La fotoionizacioacuten es la ionizacioacuten de un gas por la luz u otra radiacioacuten

electromagneacutetica Si los fotones tienen suficiente energiacutea logran sepa-

rar uno o maacutes electrones externos de los aacutetomos de gas

En la fotoconduccioacuten los electrones de sustancias soacutelidas cristalinas

no conductoras absorben la energiacutea de los fotones y adquieren asiacute sufi-

ciente energiacutea para poder conducir la electricidad En el efecto fotovol-

taico de los semiconductores los fotones crean pares electroacuten-hueco

105

Un lsquohuecorsquo es la falta de un electroacuten en un enlace quiacutemico y se

comporta como una partiacutecula en determinadas condiciones Las celdas

solares o celdas fotoeleacutectricas hechas de silicio arseniuro de galio u

otro material similar convierten directamente la radiacioacuten en electrici-

dad mediante el efecto fotovoltaico

Radiacioacuten ionizante y no ionizante

Las radiaciones electromagneacuteticas se pueden clasificar en dos grandes

grupos en dependencia de si pueden arrancar electrones de la envoltura

atoacutemica o no radiaciones ionizantes y no ionizantes

Las ionizantes son aquellas que corresponden a frecuencias muy al-

tas (ultravioleta (UV) lejano rayos X y rayos ) donde la energiacutea es

suficiente para romper los enlaces quiacutemicos e ionizar los aacutetomos A las

frecuencias maacutes bajas (luz visible microondas y radio) la energiacutea del

fotoacuten no es suficiente para romper enlaces quiacutemicos la radiacioacuten es no

ionizante En la tabla 51 aparecen algunas caracteriacutesticas de la interac-

cioacuten de la radiacioacuten con la sustancia incluyendo las ondas de radio ya

analizadas en el capiacutetulo 4

TABLA 51

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia

Tipo

de radiacioacuten Caracteriacutesticas

Ionizante Ioniza o rompe las moleacuteculas (UV lejano

rayos X y )

No ionizante

(oacuteptica)

Excita los electrones e induce reacciones quiacute-

micas (UV cercano visible e IR)

No ionizante

(radio tipo A)

Induce corrientes e interacciona con los dipo-

los produciendo el calentamiento de los tejidos

(microondas y radio AF)

No ionizante

(radio tipo B)

Praacutecticamente no produce calentamiento

(campos de frecuencia industrial y radio por

debajo de 1 MHz)

106

Radiacioacuten y organismo vivo

Tanto la radiacioacuten ionizante como la no ionizante pueden causar efectos

notables en los tejidos Las radiaciones UV visible e IR dan lugar a la

excitacioacuten electroacutenica de las moleacuteculas aunque no a su ionizacioacuten Sin

embargo esa excitacioacuten puede favorecer alguacuten tipo de reaccioacuten foto-

quiacutemica Ejemplos tiacutepicos son la fotosiacutentesis en las plantas y la produc-

cioacuten de vitamina D en la piel bajo la accioacuten de la luz solar

Las emisiones de radio y microondas por encima de 1 MHz pueden

inducir calor directamente en los tejidos mediante diferentes efectos

Por debajo de 1 MHz la radiacioacuten es muy poco eficiente para producir

calor la correspondiente longitud de onda es mayor que la longitud

del cuerpo humano y la radiacioacuten lo atraviesa sin mayores efectos co-

nocidos En esta uacuteltima regioacuten se incluyen las ondas de radio de baja

frecuencia y las de frecuencia industrial asociadas a las liacuteneas de

transmisioacuten de la energiacutea eleacutectrica (50 o 60 Hz seguacuten el paiacutes conside-

rado)

La capacidad de penetracioacuten en los organismos vivos tampoco es la

misma para los diferentes tipos de radiacioacuten electromagneacutetica Las on-

das de radio y los rayos X son capaces de atravesar faacutecilmente las sus-

tancias bioloacutegicas mientras que la radiacioacuten visible y ultravioleta se

absorbe completamente en su superficie En las tablas 52 y 53 se re-

sume la clasificacioacuten de las radiaciones ionizantes y no ionizantes

atendiendo a su frecuencia asiacute como algunas de sus aplicaciones en las

regiones de radio y microondas

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Radiaciones infrarroja y visible

Cuando la longitud de onda de la radiacioacuten es del orden de varios cien-

tos de nanoacutemetros nos encontramos en la regioacuten del espectro corres-

pondiente al infrarrojo (IR) visible y ultravioleta (UV) La longitud de

onda de la radiacioacuten IR es menor que la de las ondas de radio y mayor

que la de la luz visible la longitud de onda variacutea entre 0001 y 1 mi-

liacutemetro aproximadamente Su efecto principal al incidir sobre cualquier

objeto es generar calor y elevar la temperatura de su superficie La ra-

diacioacuten infrarroja es la principal responsable de la sensacioacuten de calor

que se siente al acercar la mano a un objeto caliente aunque este no se

encuentre en estado incandescente ni emita luz

Todos los cuerpos incluyendo el cuerpo humano emiten radiacioacuten

infrarroja en mayor o menor grado razoacuten por la cual esa radiacioacuten se

puede utilizar para obtener imaacutegenes de objetos lejanos ocultos por la

bruma atmosfeacuterica que dispersa la luz visible pero no la radiacioacuten

infrarroja

La fotografiacutea infrarroja desarrollada hacia 1880 se ha convertido en

la actualidad en una importante herramienta de diagnoacutestico en la agri-

cultura la industria y la medicina En este uacuteltimo caso el empleo de

teacutecnicas infrarrojas permite observar situaciones patoloacutegicas que no

pueden verse a simple vista o en una radiografiacutea

En medicina se llama termografiacutea a la medida del calor corporal

emitido por la piel Mediante placas fotograacuteficas o receptores de ima-

gen sensibles a los rayos infrarrojos se pueden obtener termogramas de

la totalidad o parte del cuerpo Las variaciones de la temperatura en la

epidermis dependen entre otros factores del nuacutemero de vasos sanguiacute-

neos y de su cercaniacutea a la superficie corporal Imaacutegenes anormales

permiten diagnosticar una enfermedad Por ejemplo un punto caliente

en un lugar no acostumbrado puede indicar el desarrollo de un caacutencer

mientras que un punto friacuteo puede indicar un bloqueo del torrente san-

guiacuteneo como el producido por una trombosis

Dispositivos infrarrojos como los empleados en los conflictos beacuteli-

cos permiten ver objetos en la oscuridad e incluso a traveacutes de otros

objetos La teledeteccioacuten mediante fotografiacutea infrarroja aeacuterea y orbital

se ha empleado para observar las condiciones de las cosechas y el dantildeo

producido por insectos y enfermedades en grandes zonas agriacutecolas asiacute 110

como para localizar depoacutesitos minerales En los uacuteltimos antildeos la detec-

cioacuten IR se ha aplicado intensamente en la astronomiacutea

La naturaleza nos ha dotado de un instrumento que permite detectar

la radiacioacuten electromagneacutetica en el intervalo aproximado de 380 a 760

nanoacutemetros ese instrumento es el ojo El ojo humano es un oacutergano

complejo que posee un lente capaz de adaptarse a la distancia del objeto

que se enfoca para obtener una imagen niacutetida (el cristalino) Los conos

y los bastoncillos ceacutelulas especializadas en el fondo del ojo son capa-

ces de separar diferentes longitudes de onda proporcionaacutendonos dife-

rentes sensaciones de color Asiacute la radiacioacuten de longitud de onda cer-

cana a los 380 nm produce la sensacioacuten de violeta mientras que la de

760 nm produce la sensacioacuten de rojo Las longitudes de onda interme-

dias proporcionan todos los restantes colores de forma continua pasan-

do del rojo a los tonos naranjas amarillos verdes azules y violetas a

medida que la longitud de onda disminuye (figura 52)

Figura 52 Espectro visible

Estiacutemulos fiacutesicos diferentes pueden producir una misma sensacioacuten

de color en el ojo Asiacute una mezcla de luces roja y verde de intensidades

apropiadas parece exactamente igual a una luz amarilla espectral aun-

que la mezcla no contiene radiacioacuten de longitud de onda correspondien-

te al amarillo Se puede lograr cualquier sensacioacuten de color mezclando

diversas intensidades de luz roja azul y verde Por eso estos colores se

denominan ldquoaditivos primariosrdquo Si se mezclan los colores primarios

con intensidades aproximadamente iguales se produce la sensacioacuten de

luz blanca

Ademaacutes existen parejas de colores espectrales puros que al mezclar-

los en la proporcioacuten adecuada tambieacuten producen luz blanca se deno-

minan ldquocolores complementariosrdquo Entre esos pares figuran determina-

dos amarillos y azules o rojos y verdes azulados Esta propiedad se usa

para obtener los colores adecuados en las pantallas luminosas de televi-

sores y monitores de computadoras

Muchas fuentes de luz artificiales o naturales como el Sol emiten

luz blanca que es en realidad una mezcla de muchas longitudes de onda

Cuando esta luz pasa por un prisma se separa en sus componentes es-

pectrales (cada longitud de onda se desviacutea o refracta un aacutengulo dife-

rente) y se obtiene un haz coloreado La luz roja es la que menos se

refracta y la violeta la maacutes refractada El fenoacutemeno es faacutecilmente de-

tectable en los bordes biselados de un espejo o de cualquier otro objeto

transparente La dispersioacuten de la luz tambieacuten tiene lugar en la atmoacutesfera

tras la lluvia cuando quedan pequentildeas gotas de agua pulverizada como

remanentes Esas pequentildeas gotas actuacutean como prismas dando lugar al

arco iris

No es posible en tan breve espacio hacer una descripcioacuten detallada

de todos los posibles fenoacutemenos y aplicaciones en los que interviene la

luz visible ni siquiera mencionar los maacutes importantes Cualquier carre-

ra de ciencias e ingenieriacutea usualmente dedica todo un semestre o buena

parte de eacutel al estudio de la oacuteptica y las propiedades y aplicaciones de la

luz visible (refraccioacuten interferencia difraccioacuten absorcioacuten cuantifica-

cioacuten presioacuten de la luzhellip) Es por eso que solo hemos seleccionado dos

ejemplos que ilustran la gran importancia de la radiacioacuten visible en el

mundo que nos rodea

Fotosiacutentesis

Como primer ejemplo consideremos la fotosiacutentesis Este es el proceso

mediante el cual los organismos con clorofila como las plantas verdes

las algas y algunas bacterias reciben energiacutea de la luz y la utilizan para

elaborar diferentes productos quiacutemicos Conjuntamente se consume

CO2 y se produce oxiacutegeno

Con la excepcioacuten de la pequentildea contribucioacuten de las fuentes eoacutelicas

geoteacutermicas hidroeleacutectricas fotovoltaicas y las plantas de energiacutea nu-

clear praacutecticamente toda la energiacutea restante que consume la biosfera

terrestre procede de la fotosiacutentesis Las plantas absorben la energiacutea

solar directamente en forma de radiacioacuten para desarrollarse los herbiacute-

voros absorben esa energiacutea indirectamente al nutrirse de las plantas y

los carniacutevoros tambieacuten la recolectan cuando se alimentan de los herbiacute-

voros Ademaacutes los combustibles foacutesiles como el petroacuteleo y la hulla

almacenan la energiacutea solar capturada hace millones de antildeos mediante la

fotosiacutentesis

Una ecuacioacuten generalizada y no ajustada de la fotosiacutentesis en pre-

sencia de luz seriacutea

CO2 + 2H2A + luz + clorofila = (CH2) + H20 + H2A

donde el teacutermino H2A de la foacutermula representa un compuesto oxida-

ble del cual se pueden extraer electrones CO2 es el dioacutexido de carbono

y CH2 una generalizacioacuten de los hidratos de carbono que incorpora el

organismo vivo La clorofila actuacutea como catalizador y no se transfor-

ma En la gran mayoriacutea de las algas y las plantas verdes H2A es agua

(H2O) pero en algunas bacterias fotosinteacuteticas H2A es anhiacutedrido sulfuacute-

rico (H2S)

La fotosiacutentesis con agua es la maacutes importante y conocida tiene lugar

en dos etapas la primera consiste en una serie de reacciones que de-

penden de la luz y son independientes de la temperatura la segunda

etapa consiste en otra serie de reacciones que dependen de la tempera-

tura y son independientes de la luz La ecuacioacuten completa y ajustada de

la fotosiacutentesis para la glucosa en la que el agua actuacutea como donante de

electrones y en presencia de luz es

6CO2 + 12H20 = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Laacuteser El laacuteser es un ejemplo de instrumento oacuteptico que ha tenido un sinfiacuten de

aplicaciones en ramas muy diversas de la ciencia y la tecnologiacutea mo-

derna Del ingleacutes Light Amplification by Stimulated Emission of Radia-

tion fue inventado alrededor de 1960 pero no estaacute del todo clara su

paternidad

Una fuente de luz ordinaria se caracteriza porque la radiacioacuten emiti-

da desde cada punto de la fuente oscila en forma independiente de la

emitida por los restantes puntos la radiacioacuten no es coherente Los laacutese-

res son laacutemparas que emiten luz en forma coherente logrando que las

radiaciones emitidas por todos los puntos de la fuente oscilen al uniacute-

sono en fase o de forma acompasada una representacioacuten de lo que esto

significa aparece en la figura 53 La coherencia hace que la luz laacuteser

pueda ser extremadamente intensa muy direccional y con una gran

pureza de color

Existen laacuteseres que trabajan en frecuencias que van desde el infra-

rrojo hasta los rayos X Seguacuten la sustancia que emplean para generar la

luz suelen denominarse de estado soacutelido de gas a semiconductores y

liacutequidos 113

En un laacuteser los aacutetomos de determinadas sustancias lsquoalmacenanrsquo la

luz durante fracciones de segundo y la emiten posteriormente en forma

coherente Primero los electrones de los aacutetomos en la sustancia activa

son llevados a un estado excitado por una fuente de radiacioacuten externa

despueacutes esos aacutetomos son estimulados para que emitan la energiacutea alma-

cenada en forma de fotones mediante un proceso conocido como emi-

sioacuten estimulada

Figura 53 Esquema de un laacuteser de rubiacute y formacioacuten del haz de luz coherente

Los fotones emitidos tienen una frecuencia que depende de los aacuteto-

mos de la sustancia en cuestioacuten y se desplazan en forma coherente con

los fotones de la radiacioacuten que los estimula estos fotones chocan a su

vez con otros aacutetomos excitados y liberan nuevos fotones De esta forma

la luz se va amplificando a medida que los fotones se desplazan en uno

u otro sentido entre dos espejos paralelos desencadenando nuevas emi-

siones estimuladas Al mismo tiempo parte de la luz se ldquofiltrardquo por uno

de los espejos que es solo parcialmente reflectante y puede entonces

ser utilizada con fines praacutecticos

La excitacioacuten se realiza mediante la luz de tubos de destello de xe-

noacuten laacutemparas de arco o laacutemparas de vapor metaacutelico Normalmente el

laacuteser funciona por pulsos generando destellos de luz intensa de muy

corta duracioacuten

La figura 53 muestra el esquema de uno de los primeros laacuteseres el

de rubiacute Aunque el rubiacute es una piedra preciosa de origen mineral es

posible obtener rubiacutees sinteacuteticos a partir de una mezcla de oacutexidos de

aluminio y cromo a altas temperaturas La siacutentesis permite optimizar la

forma y contenido de impurezas del producto final con vistas a su apli-

cacioacuten Los iones de Cr3+ son capaces de excitarse con una fuente de

xenoacuten y emitir luz roja de gran intensidad Los extremos de la varilla se 114

tallan de forma que las superficies de los extremos sean paralelas y

tengan una longitud adecuada y se recubren con una capa reflectante

no metaacutelica para formar los espejos

El principal peligro al trabajar con laacuteseres es el dantildeo ocular ya que

el ojo concentra la luz laacuteser igual que cualquier otro tipo de luz Por

eso el haz del laacuteser no debe nunca incidir sobre los ojos ni siquiera por

reflexioacuten

Los usos actuales del laacuteser son praacutecticamente ilimitados En la in-

dustria se emplean como fuente de calor muy localizada Es posible

enfocar sobre un punto pequentildeo un haz de laacuteser potente con lo que se

logra una enorme densidad de energiacutea capaz de calentar fundir o vapo-

rizar materiales de forma precisa Se usan para taladrar diamantes mo-

delar maacutequinas herramientas recortar componentes microelectroacutenicos

grabar datos en discos compactos CD y DVD cortar patrones de mo-

das y sintetizar nuevos materiales

El potente y breve pulso producido por un laacuteser tambieacuten hace posi-

bles fotografiacuteas de alta velocidad con un tiempo de exposicioacuten de algu-

nas billoneacutesimas de segundo Tambieacuten se utilizan laacuteseres para medir

distancias con gran precisioacuten y alinear las estructuras en la construccioacuten

de carreteras y edificios

En la investigacioacuten cientiacutefica se emplean para detectar los movi-

mientos de la corteza terrestre y para efectuar medidas geodeacutesicas son

los detectores maacutes eficaces de ciertos tipos de contaminacioacuten atmosfeacute-

rica y se han empleado igualmente para determinar la distancia varia-

ble entre la Tierra y la Luna

Como la luz del laacuteser es muy direccional y monocromaacutetica resulta

faacutecil detectar cantidades muy pequentildeas de luz dispersa o modificacio-

nes en su frecuencia al interaccionar con las sustancias midiendo estos

cambios los cientiacuteficos han conseguido estudiar las estructuras internas

de las moleacuteculas

Los laacuteseres han hecho que se pueda determinar la velocidad de la luz

con una precisioacuten sin precedentes tambieacuten permiten inducir reacciones

quiacutemicas de forma selectiva y detectar la existencia de trazas de impu-

rezas en una muestra La luz de un laacuteser puede viajar largas distancias

por el espacio exterior con una pequentildea reduccioacuten de la intensidad de la

sentildeal A causa de su alta frecuencia la luz laacuteser puede transportar por

ejemplo 1000 veces maacutes canales de televisioacuten de lo que transportan las

microondas por lo que el laacuteser resulta ideal para las comunicaciones

espaciales

Se han desarrollado fibras oacutepticas de baja peacuterdida que transmiten luz

laacuteser para la comunicacioacuten terrestre en sistemas telefoacutenicos y redes de

computadoras Se han empleado teacutecnicas laacuteser para registrar informa-

cioacuten con una densidad muy alta por ejemplo la luz laacuteser simplifica el

registro de un holograma sistema que permite grabar y reconstruir

imaacutegenes tridimensionales Los sistemas de guiado por laacuteser para misi-

les aviones y sateacutelites son muy comunes en la tecnologiacutea militar

Finalmente el laacuteser tambieacuten se usa intensamente en la medicina

Utilizando haces intensos y estrechos es posible cortar y cauterizar cier-

tos tejidos en una fraccioacuten de segundo sin dantildear al tejido sano circun-

dante Se ha empleado el laacuteser para ldquosoldarrdquo la retina perforar el craacute-

neo reparar lesiones y cauterizar vasos sanguiacuteneos

Radiacioacuten ultravioleta Es la radiacioacuten electromagneacutetica cuyas longitudes de onda se en-

cuentran entre el liacutemite de la luz violeta (380 nm) y el extremo de la

regioacuten de los rayos X (15 nm) La radiacioacuten UV se puede producir arti-

ficialmente mediante laacutemparas de arco la de origen natural proviene

principalmente del Sol Puede ser dantildeina para los seres vivos sobre

todo cuando su longitud de onda es pequentildea La de inferior a 300 nm

se emplea para esterilizar porque mata las bacterias y los virus Esa

misma radiacioacuten puede producir quemaduras en los seres humanos si

es intensa Una exposicioacuten prolongada durante antildeos a esta radiacioacuten

aunque sea de baja intensidad puede provocar fotodegradacioacuten (la piel

se reseca y arruga) o caacutencer en la piel

La atmoacutesfera terrestre protege a los organismos vivos de la radiacioacuten

UV del Sol Si toda la radiacioacuten UV proveniente del Sol llegara a la

superficie terrestre muy probablemente acabariacutea con la mayor parte de

la vida en el planeta Afortunadamente la capa de ozono que se en-

cuentra en una regioacuten de aproximadamente entre 20 y 30 km de altura a

una concentracioacuten de 2 a 8 partes por milloacuten absorbe casi toda la radia-

cioacuten UV de pequentildea y gran parte de la correspondiente a las longitu-

des de onda mayores

El ozono (O3) es un gas compuesto por tres aacutetomos de oxiacutegeno y se

forma por la accioacuten de la luz solar UV de alta energiacutea (200-240 nm)

sobre el oxiacutegeno molecular (O2) en un proceso que se puede represen-

tar como 3O2 + radiacioacuten solar = 2O3 Por otra parte la radiacioacuten UV

menos energeacutetica de mayor (hasta los 280 nm) es capaz de disgregar

las moleacuteculas de ozono convirtieacutendolo en el oxiacutegeno original Esta

radiacioacuten tambieacuten perjudicial a las personas es asimismo absorbida

durante este proceso Se crea asiacute un equilibrio beneficioso para las

personas donde se crea y destruye ozono continuamente a la vez que se

absorbe la radiacioacuten UV perjudicial antes que llegue a tierra La radia-

cioacuten UV no siempre tiene efectos dantildeinos tambieacuten puede ser beneacutefica

pues gran parte de la vitamina D que las personas y los animales necesi-

tan para mantenerse sanos se produce cuando la piel es irradiada por la

componente solar de esa radiacioacuten

No se debe extrapolar o confundir el efecto beneacutefico del ozono en la

estratosfera al efecto del ozono ambiental en las capas bajas de la at-

moacutesfera donde resulta ser un contaminante peligroso y muy activo Se

forma esencialmente por la accioacuten de la luz solar sobre el oxiacutegeno del

aire mezclado con hidrocarburos y oacutexidos de nitroacutegeno proveniente de

la quema de combustibles En cantidades muy pequentildeas puede irritar

las viacuteas respiratorias causando tos ardentiacutea resuello falta de aire y

agravar el asma y otras dolencias pulmonares La exposicioacuten a concen-

traciones tan pequentildeas como 100 ppb (partes por billoacuten) es capaz de

dantildear los tejidos del sistema respiratorio y tambieacuten los tejidos vegeta-

les

Rayos X Los rayos X son radiaciones electromagneacuteticas de frecuencia superior al

ultravioleta fueron descubiertos por Wilhelm Conrad Roentgen a fina-

les del siglo XIX

En noviembre de 1895 en su laboratorio de la universidad de Wuumlrz-

burg Alemania Roentgen estudiaba los efectos de pasar una corriente

eleacutectrica por un gas a baja presioacuten contenido en un bulbo de vidrio Le

llamoacute la atencioacuten que durante el experimento se volvieran luminosas

algunas sales fluorescentes que se hallaban cubiertas en su mesa de

trabajo Intrigado y despueacutes de realizar varios ensayos llegoacute a la con-

clusioacuten de que habiacutea encontrado un nuevo tipo de radiacioacuten invisible

capaz de atravesar los cuerpos La llamoacute rayos X pues es comuacuten usar la

X como incoacutegnita en las matemaacuteticas Al colocar la mano de su esposa

junto a una placa fotograacutefica y exponerla a la radiacioacuten desconocida

obtuvo la primera radiografiacutea de la historia

La longitud de onda de esta radiacioacuten comprende el intervalo de

10 nm hasta 0001 nm mientras menor es la longitud de onda mayor es

la frecuencia ν y mayores son su energiacutea y poder de penetracioacuten (recor-

dar v = y ε = h)

Los rayos de mayor cercanos al ultravioleta se conocen como rayos

X blandos Los de menor proacuteximos a la zona de rayos gamma o que

incluso se solapan con esta se denominan rayos X duros Los rayos X

formados por una mezcla de muchas diferentes se conocen como rayos X

blancos para diferenciarlos de los rayos X monocromaacuteticos que tienen

una sola (o un intervalo muy pequentildeo alrededor de ella) Muchos obje-

tos son maacutes o menos transparentes a los rayos X Su absorcioacuten por una

sustancia determinada depende de su densidad y de su masa atoacutemica que

es la masa de un aacutetomo de la sustancia en cuestioacuten Mientras menor sea la

masa atoacutemica de un determinado material maacutes transparente seraacute a los ra-

yos X

Los rayos X afectan a una emulsioacuten fotograacutefica del mismo modo

que lo hace la luz visible Cuando se irradia el cuerpo humano los hue-

sos compuestos de elementos con mayor masa atoacutemica que los tejidos

circundantes absorben los rayos X en mayor proporcioacuten que los teji-

dos por lo que producen sombras maacutes oscuras en una fotografiacutea La

placa usada en medicina es un negativo fotograacutefico por eso los huesos

se ven blancos y los tejidos oscuros

Los rayos X se emplean como rutina en la investigacioacuten cientiacutefica en

disciplinas como la fiacutesica quiacutemica mineralogiacutea metalurgia y biologiacutea En

1912 el alemaacuten Max von Laue encontroacute que al hacer incidir un haz de

radiacioacuten de rayos X no monocromaacutetico sobre un cristal de sal comuacuten

(NaCl) apareciacutea un patroacuten de difraccioacuten caracteriacutestico que podiacutea ser reco-

gido en una placa fotograacutefica (figura 54)

Figura 54 Difraccioacuten de los rayos X en un cristal de

NaCl y estructura cristalina microscoacutepica del NaCl

Este experimento permitioacute verificar dos cosas muy importantes desco-

nocidas hasta el momento

1 La naturaleza ondulatoria de los rayos X que habiacutean sido descubiertos por Roumlentgen en 1895 sin que se lograra de-terminar de queacute estaban compuestos

2 La estructura perioacutedica de los cristales lo que hoy diacutea se

conoce como estructura cristalina de las sustancias soacutelidas La teacutecnica maacutes comuacuten aunque no la uacutenica es utilizar el fenoacutemeno de

difraccioacuten para analizar la estructura interna de las sustancias A partir del

anaacutelisis del haz difractado se pueden determinar las posiciones de los aacuteto-

mos o las moleacuteculas en la red cristalina microscoacutepica de la sustancia en

cuestioacuten (determinacioacuten de estructuras) Los rayos X tambieacuten se emplean

intensivamente en la industria como herramienta de investigacioacuten y para

realizar numerosos procesos de prueba y ensayos no destructivos como es

el examinar las posibles imperfecciones mecaacutenicas de una pieza metaacutelica

sin dantildearla

Rayos X en la medicina El uso de esta radiacioacuten en la medicina contemporaacutenea es insustituible

Las radiografiacuteas o fotografiacuteas de rayos X y la fluoroscopiacutea se usan coti-

dianamente como herramientas de diagnoacutestico Una teacutecnica algo maacutes

reciente es la tomografiacutea axial computarizada (TAC) que proporciona

una visioacuten clara de cualquier parte de la anatomiacutea incluyendo los teji-

dos blandos A costa de una exposicioacuten mayor a la radiacioacuten la tomo-

grafiacutea permite ver una seccioacuten o corte completo del cuerpo del paciente

con una claridad aproximadamente 100 veces mayor que la de una pla-

ca tradicional

Un tomoacutegrafo es un instrumento mucho maacutes complejo y costoso que

un equipo convencional de rayos X Los primeros TAC comerciales

aparecieron alrededor de 1970 y solo serviacutean para estudiar el craacuteneo

hoy diacutea se usan para estudiar todo el cuerpo En lugar de obtener una

sola imagen el tomoacutegrafo registra un conjunto de ellas Para eso se

colocan la fuente de rayos X y el detector en un anillo y ambos rotan

alrededor del sujeto que descansa en una camilla en el centro del ani-

llo Deslizando la camilla a diferentes posiciones a traveacutes del anillo es

posible construir imaacutegenes digitales tridimensionales empleando un

software adecuado Los tomoacutegrafos de uacuteltima generacioacuten poseen entre

4 y 128 anillos y permiten obtener en una pantalla imaacutegenes tridimen-

sionales en tiempo real

Por otra parte la antigua teacutecnica fotograacutefica para obtener negativos

ha ido dando paso a teacutecnicas maacutes recientes basadas en la obtencioacuten de

imaacutegenes mediante circuitos microelectroacutenicos Ejemplos son la radio-

grafiacutea computarizada y la radiografiacutea digital

Radiografiacutea computarizada (RC)

Fue introducida comercialmente en 1980 Es muy similar a la radiogra-

fiacutea convencional pero en vez de placa fotograacutefica utiliza una placa

Soporte de Imagen reutilizable (placa SI) La placa reutilizable contiene

compuestos fosforados que se excitan al ser iluminados por los rayos X

formando una imagen latente que puede durar varias horas La imagen

se lsquorevelarsquo aplicando un escaacutener laacuteser a la placa entonces los aacutetomos

excitados regresan a su estado baacutesico y emiten luz que es detectada por

un sensor y se convierte finalmente en electricidad La sentildeal eleacutectrica se

digitaliza (se convierte en una sucesioacuten codificada de ceros y unos) y se

enviacutea a un procesador de sentildeales en una computadora donde se alma-

cena en un disco duro o se proyecta en una pantalla

Si se manipulan con cuidado las placas SI se pueden reutilizar miles

de veces (al menos en teoriacutea) En las condiciones reales es comuacuten que

se dantildeen tras ser usadas varios cientos de veces No obstante presentan

algunas ventajas sobre la radiografiacutea convencional se elimina el gasto

de peliacutecula fotograacutefica y de reactivos quiacutemicos se necesita menos ra-

diacioacuten para producir imaacutegenes de buen contraste y como no requieren

de productos quiacutemicos para el revelado son maacutes ecoloacutegicas La princi-

pal desventaja es su alto costo aunque el ahorro en reactivos quiacutemicos

placas fotograacuteficas y personal especializado puede a veces compensar-

lo Actualmente hay muchos tipos y modelos de equipos para diferentes

aplicaciones

Radiografiacutea digital (RD) Difiere de la computarizada RC en que proporciona imaacutegenes de forma

casi instantaacutenea sin necesidad del procesamiento adicional con el laacuteser

Ademaacutes permite obtener imaacutegenes en movimiento en tiempo real

(fluoroscopia) y la ldquoplacardquo no se deteriora con el uso Su espesor es

solo de unos pocos miliacutemetros

Existen dos tipos de detectores digitales directo e indirecto En el

indirecto los rayos X inciden sobre un material fluorescente que genera

luz visible al ser excitado La luz incide sobre un sensor similar al que

usan las caacutemaras fotograacuteficas digitales convirtieacutendose en impulsos

eleacutectricos que van al ordenador La calidad de la imagen es similar a las

anteriores pero en este tipo de deteccioacuten una parte de la energiacutea inci-

dente se dispersa durante el proceso interno de reconversioacuten oacuteptica lo

que tiende a degradar la nitidez de la imagen

En un detector digital directo de uacuteltima generacioacuten fotoconductores

de selenio amorfo liberan electrones de carga negativa y lsquohuecosrsquo posi-

tivos al ser impactados por los rayos X Se crean asiacute impulsos eleacutectricos

que excitan directamente un arreglo de capacitores de tecnologiacutea TFT

(Thin Film Transistor) lograacutendose imaacutegenes con mayor nitidez que en

el meacutetodo indirecto (Figs55 y 56)

Figura 55 Esquema del corte transversal de una ldquoplacardquo de

radiografiacutea digital moderna El espesor es de unos pocos

miliacutemetros Tomado de Orbe Antildeo X No 46 Abril 18

2009

Figura 56 Radiografiacutea digital A Imagen obtenida en la pan-

talla de un monitor B Placas digitales de rayos X para ra-

diografiacutea dental

121

Un artiacuteculo de 2007 del Departamento de Radiologiacutea Cliacutenica del

Hospital Universitario de Munich (Markus Koumlrner y otros MDRadio-

Graphics 27 2007 p675-686) concluye que el futuro de la radiologiacutea

seraacute sin dudas digital iquestLa causa Las imaacutegenes se pueden ampliar

almacenar en diferentes soportes digitales filtrar y mejorar su contraste

Ademaacutes se pueden distribuir en una red local de computadoras e inclu-

so integrarse a redes nacionales digitalizadas junto a la historia cliacutenica

del paciente lo que puede ser vital en casos de urgencia

Rayos gamma

La radiacioacuten gamma (rayos ) es radiacioacuten electromagneacutetica de similar

naturaleza que los rayos X pero con una energiacutea considerablemente

mayor Se origina en las desintegraciones radiactivas en las reacciones

nucleares y otros procesos subatoacutemicos junto con otros tipos de radia-

cioacuten no electromagneacutetica la alfa () formada por nuacutecleos de helio de

carga positiva y la beta () consistente en electrones de carga negati-

va La radiacioacuten al igual que los rayos X tiene la capacidad de ioni-

zar la sustancia formando iones al lsquoarrancarlersquo electrones a los aacutetomos

cuando hay interaccioacuten

Las radiaciones y se emiten a velocidades enormes Al atrave-

sar la sustancia las partiacuteculas son frenadas raacutepidamente poseen gran

poder de ionizacioacuten y usualmente una hoja de papel basta para detener

la mayor parte de la radiacioacuten Las partiacuteculas se emiten a velocidades

mucho mayores su poder de ionizacioacuten es algo menor por lo que pene-

tran maacutes en las sustancias La distancia recorrida por los rayos es auacuten

mayor que la recorrida por las partiacuteculas Esta radiacioacuten es capaz de

atravesar varios centiacutemetros de plomo

Cuando las partiacuteculas y atraviesan la sustancia crean numerosos

iones sin embargo como los rayos no tienen carga aunque tienen

mayor penetracioacuten no causan tanta ionizacioacuten Las partiacuteculas produ-

cen entre 1100 y 1200 de la ionizacioacuten generada por las partiacuteculas

en cada centiacutemetro de su trayectoria en aire Los rayos producen

aproximadamente 1100 de la ionizacioacuten de las partiacuteculas Cuando la

radiacioacuten nuclear es absorbida por el cuerpo humano en grandes canti-

dades como por ejemplo a consecuencia de un accidente nuclear pue-

de ocasionar graves dantildeos e incluso la muerte del sujeto

La radioterapia consiste en la exposicioacuten de una regioacuten localizada

del organismo a una fuente de radiacioacuten ionizante se suele utilizar para

el tratamiento del caacutencer Puede provenir de una fuente de radiacioacuten

tal como un isoacutetopo radiactivo o de una fuente de radiacioacuten electro-

magneacutetica como los rayos X Los rayos X se utilizan usualmente para

lesiones superficiales mientras que los rayos para lesiones maacutes pro-

fundas Otros tratamientos incluyen radiaciones con protones y electro-

nes El tratamiento de radioterapia incluye la localizacioacuten precisa del

tumor y el empleo de dosis perioacutedicas de radiacioacuten El objetivo es dantildear

el nuacutecleo de las ceacutelulas enfermas para asiacute evitar su posterior divisioacuten

En las ceacutelulas sanas las radiaciones ionizantes pueden producir

efectos agudos o croacutenicos sobre la salud en dependencia de la dosis

recibida Las dosis altas de radiacioacuten ionizante producen enfermedades

agudas por un lado y efectos retardados como el caacutencer por otro Los

trabajadores que por su ocupacioacuten se exponen a radiacioacuten de rayos X o

material radiactivo constituyen la poblacioacuten de riesgo La unidad de

dosis absorbida en el Sistema Internacional de Unidades es el gray (Gy)

y es igual a un joule por kilogramo (Jkg) un rad equivale a 001 Gy

La exposicioacuten de todo el cuerpo a dosis superiores a 1 Gy en un cor-

to periacuteodo (minutos u horas) ocasiona una reduccioacuten significativa del

nuacutemero de ceacutelulas sanguiacuteneas al afectar la meacutedula oacutesea lo que conduce

a un aumento de la susceptibilidad a las infecciones a la aparicioacuten de

hemorragias y a la anemia

El empleo y manipulacioacuten de materiales radiactivos estaacute sujeto a

controles rigurosos por lo que la exposicioacuten accidental de las personas

a radiaciones intensas estaacute muy restringida En todos los paiacuteses existen

legislaciones y normativas para la proteccioacuten de los trabajadores y el

puacuteblico que regulan la exposicioacuten a radiaciones de todo tipo

123

CAPIacuteTULO 6

OTRAS APLICACIONES DEL MAGNETISMO

Diagnoacutestico meacutedico Magnetoencefalograma En su estado normal el cuerpo humano genera pequentildeas corrientes

eleacutectricas que dan origen a campos magneacuteticos y eleacutectricos de pequentildeiacute-

simo valor El biomagnetismo se refiere al estudio de las componentes

magneacuteticas de esos biocampos que se alteran cuando aparecen anoma-

liacuteas en el organismo Se estudian con fines de diagnoacutestico exclusiva-

mente no con fines terapeacuteuticos

Se alerta al lector de que el teacutermino biocampo tambieacuten se suele em-

plear en medios no cientiacuteficos como sinoacutenimo de cierta lsquoaurarsquo invisible

de origen indefinido o esoteacuterico que supuestamente rodea a las perso-

nas y que algunos alegan ver o lsquosentirrsquo para asiacute diagnosticar enfermeda-

des Tambieacuten se usa para tratar de justificar tratamientos magneacuteticos

ilusorios con imanes o con radiaciones de baja frecuencia Esta es una

manera de actuar tiacutepica de la pseudociencia utilizar palabras cientiacuteficas

conocidas alterando su significado para lograr promover lo que en

realidad carece de fundamento cientiacutefico A causa de su caraacutecter con-

trovertido estos lsquotratamientos magneacuteticosrsquo se analizan separadamente

en el capiacutetulo siguiente

Cuando las corrientes son variables o pulsantes los biocampos ge-

nerados aparecen en forma de radiacioacuten electromagneacutetica que se propa-

ga en todas direcciones (capiacutetulo 4) Las funciones cerebrales y cardiacutea-

cas generan impulsos de suficiente intensidad como para ser detectados

la componente eleacutectrica se puede medir con electrodos colocados en la

piel y hoy diacutea es una teacutecnica muy popular se denomina electrocardio-

grama cuando se refiere al corazoacuten y electroencefalograma si se aplica 124

al cerebro La componente magneacutetica es menos intensa que la eleacutectrica

y mucho maacutes difiacutecil de detectar

Para medir esos deacutebiles campos magneacuteticos es necesario utilizar un

instrumento muy sofisticado el magnetoacutemetro SQUID siglas que en

idioma ingleacutes representan al Superconducting Quantum Interference

Device (Dispositivo Superconductor de Interferencia Cuaacutentica) El

SQUID es capaz de detectar y medir cuantitativamente las componentes

magneacuteticas de intensidad 100 millones de veces menor que el campo

magneacutetico terrestre pero soacutelo se puede encontrar en lugares muy espe-

ciacuteficos capaces de proveer la alta tecnologiacutea que se necesita para su

desempentildeo No es un equipo que se pueda llevar en un maletiacuten como el

electrocardioacutegrafo ya que el sensor superconductor requiere de muy

bajas temperaturas para poder trabajar del orden de la del helio liacutequido

a unos 4 oC por encima del cero absoluto (-269 oC) (figura 61)

En la tabla 61 se muestran algunos valores de la intensidad del campo

magneacutetico de acuerdo con el lugar en que se originan

Figura 61 Biomagnetismo meacutedico Medicioacuten de la componente

magneacutetica de las ondas electromagneacuteticas generadas por el cerebro

En la tabla 61 se muestran algunos valores de la intensidad del

campo magneacutetico de acuerdo con el lugar en que se originan

En la actualidad el SQUID se utiliza principalmente para diagnosti-

car y tipificar la epilepsia pues permite registrar cualquier actividad

irregular en el cerebro cuando el electroencefalograma no detecta ano-

maliacuteas apreciables la teacutecnica se denomina magnetoencefalografiacutea

(MEG) Posee la ventaja de que no es necesario colocar electrodos en la

piel del paciente basta con ubicar los sensores a corta distancia en una

posicioacuten fija Su principal desventaja ademaacutes de la necesidad de traba-

jar a muy bajas temperaturas es que la sentildeal que se va a medir es varios

oacuterdenes menor que los lsquoruidos magneacuteticosrsquo ambientales Esos ruidos

son generados por las laacutemparas de luz friacutea los equipos electroacutenicos y

las liacuteneas de transmisioacuten por lo que resulta obligatorio aplicar la teacutecni-

ca en un recinto magneacuteticamente aislado

TABLA 61

Valores de la induccioacuten magneacutetica asociada a diversos fenoacutemenos

B (Tesla) Origen del campo Frecuencia (Hz) 7 x 10-5 Campo magneacutetico de la tierra 0 10-7 Fluctuaciones del campo magneacutetico de

la tierra y ruido magneacutetico urbano todo el intervalo de frecuencias

10-9 Partiacuteculas pulmonares 01 - 10 7 x 10-11 Magnetocardiograma 01 - 100 10-12

Magnetocardiograma fetal 01 - 100 10-12

Magnetoencefalograma (ondas ) 8-12 10-13 Magnetoretinograma 01 -800 10-15 Liacutemite de sensibilidad del SQUID Todo el intervalo

Como las radiaciones electromagneacuteticas atraviesan faacutecilmente la

mayoriacutea de las sustancias aislar al sujeto tambieacuten resulta un asunto

complicado En los primeros modelos era necesario introducir al pa-

ciente en una caacutemara totalmente cerrada construida con aceros especia-

les capaces de desviar y reflejar las ondas electromagneacuteticas Modelos

maacutes recientes como el de la figura 62 desarrollado en el Laboratorio

Nacional de Los Aacutelamos en Nuevo Meacutexico emplean un casco detector

126

que se asemeja a los secadores de pelo de los salones de belleza con

maacutes de 150 sensores superconductores El equipo es capaz de levantar

un mapa completo del cerebro de una sola vez procesando los datos

mediante una computadora

Los sistemas maacutes recientes alcanzan una resolucioacuten de frac14 de miliacuteme-

tro y un tiempo de respuesta de 1 milisegundo El casco se aiacutesla de las

interferencias externas mediante una cubierta semiesfeacuterica de plomo

pues a la temperatura del helio liacutequido el plomo tambieacuten se vuelve su-

perconductor y refleja como un espejo cualquier campo magneacutetico que

provenga del exterior

Figura 62 Mediante teacutecnicas de computacioacuten se puede mapear la acti-

vidad eleacutectrica del cerebro en funcioacuten del tiempo Los mapas se utilizan

para diagnosticar epilepsia apoplejiacutea desoacuterdenes mentales o para estu-

diar las funciones cerebrales

Otras aplicaciones del SQUID han sido la de buscar micropartiacuteculas

magneacuteticas contaminantes en los pulmones de mineros y soldadores

medir la cantidad de sangre que fluye por el corazoacuten y determinar el

contenido de hierro en el hiacutegado en pacientes afectados de anemia ya

que los gloacutebulos rojos o hematiacutees contienen hierro en forma de hemo-

globina que el SQUID puede detectar y cuantificar

Una variante reciente de esta teacutecnica se ha utilizado para analizar

arritmias cardiacuteacas en el feto (magnetocardiografiacutea fetal) imposibles de

detectar con un estetoscopio u otras teacutecnicas como la electrocardiogra-

fiacutea y el ultrasonido Actualmente en Los Aacutelamos se realizan investiga-

ciones para perfeccionar la tecnologiacutea con la colaboracioacuten de las uni-

versidades de Nuevo Meacutexico Nebraska Oregoacuten y San Francisco

Imaacutegenes por resonancia magneacutetica Las imaacutegenes por resonancia magneacutetica (IRM) constituyen una es una

teacutecnica de diagnoacutestico descrita a principios de 1980 basada en la reso-

nancia magneacutetica nuclear descrita en el capiacutetulo 4 Como los tejidos

tienen diferente grosor y contenido de agua con protones capaces de

resonar con las radiofrecuencias adecuadas al realizar un barrido con

los instrumentos apropiados se puede obtener una imagen del interior

del cuerpo

Los equipos de IRM son mucho maacutes complejos que el esquema de

la RMN mostrado en el capiacutetulo 4 Poseen un imaacuten de grandes dimen-

siones que genera campos magneacuteticos muy intensos miles de veces

superiores a los de un imaacuten permanente convencional (figura 63)

Figura 63 Equipo comercial de formacioacuten de imaacutege-

nes por resonancia magneacutetica La persona se coloca

en el centro de un campo magneacutetico de gran valor al

fondo de la foto generado por corrientes muy intensas

que circulan por superconductores

La parte del cuerpo que se va a analizar (a veces todo el cuerpo) se

introduce en el campo magneacutetico y un sistema de emisioacuten y deteccioacuten

de radiofrecuencias registra la absorcioacuten de la radiacioacuten de microondas

en diferentes puntos Los datos se pasan a una computadora que es

capaz de dar una imagen de la regioacuten analizada en la pantalla de un

monitor

La resonancia magneacutetica es considerada por muchos como la moda-

lidad de diagnoacutestico por imaacutegenes maacutes versaacutetil sensible y eficaz de que

se dispone en la actualidad Su importancia meacutedica se puede resumir

brevemente sentildealando su capacidad de analizar finas secciones de mo-

do no invasivo y proporcionar imaacutegenes funcionales de cualquier parte

del organismo en un tiempo relativamente corto y desde cualquier aacuten-

gulo y direccioacuten Las teacutecnicas maacutes recientes permiten componer imaacutege-

nes tridimensionales en tiempo real

Las imaacutegenes de resonancia magneacutetica dan la posibilidad de detectar

y rastrear componentes bioquiacutemicos en cualquier corte anatoacutemico del

cuerpo humano lo que produce una informacioacuten biomeacutedica y anatoacutemi-

ca de gran potencial para el conocimiento fundamental y el diagnoacutestico

precoz de muacuteltiples enfermedades

La principal desventaja que presenta la IRM al compararla con la

Tomografiacutea Axial Computarizada (TAC) que tambieacuten es capaz de ob-

tener imaacutegenes de cualquier parte del organismo es que resulta mucho

maacutes cara Para generar los intensos campos magneacuteticos que se necesi-

tan es necesario utilizar grandes imanes superconductores Estos ima-

nes deben ser enfriados a muy bajas temperaturas con teacutecnicas comple-

jas lo que encarece mucho el proceso de obtencioacuten de imaacutegenes Sin

embargo la IRM tiene una ventaja que la TAC no posee no es agresi-

va para el paciente Puede ser empleada durante el tiempo o las veces

que se requiera sin dificultades mientras que al utilizar la TAC se so-

mete al paciente a niveles de radiacioacuten importantes en cada tomografiacutea

Levitacioacuten magneacutetica La necesidad de transportar maacutes raacutepida y eficientemente tanto a las

personas como a cualquier tipo de carga crece continuamente Desde

hace algunos antildeos en diversos paiacuteses existen los prototipos de un nuevo

meacutetodo de transportacioacuten que utiliza trenes con rieles o viacuteas electro-

magneacuteticas (figura 64) El meacutetodo se denomina de levitacioacuten magneacuteti-

ca o maglev (del ingleacutes magnetic levitation)

El teacutermino maglev se utiliza hoy diacutea como un teacutermino geneacuterico para

indicar cualquier tipo de transporte que base su movimiento en el uso

del electromagnetismo para lsquoflotarrsquo o levitar sobre un carril guiacutea o mo-

norraiacutel e impulsar el vehiacuteculo El funcionamiento del maglev estaacute fun-

damentado en la generacioacuten de campos magneacuteticos alternos que a la

vez que sostienen el tren lo impulsan hacia adelante Se emplean elec-

troimanes de bobinas superconductoras que praacutecticamente no consu-

men energiacutea Un Maglev tiacutepico cuenta con 16 imanes superconductores

de alta energiacutea magneacutetica que operan de forma independiente Asiacute se

garantiza un desempentildeo seguro aun cuando ocurran fallas simultaacuteneas

en varios de ellos

129

Figura 64 Tren de levitacioacuten magneacutetica en Shangai

Existen dos tipos baacutesicos de maglev el de suspensioacuten electromagneacute-

tica (SEM) y el de suspensioacuten electrodinaacutemica (SED) El sistema SEM

ha resultado ser bastante inestable la distancia entre los electroimanes

y los raiacuteles de unos 10 mm debe ser controlada y ajustada continua-

mente por computadora para evitar que el tren golpee el monorraiacutel

El maglev de suspensioacuten electrodinaacutemica SED utiliza la ley de Fa-

raday-Lenz para ubicar el tren en el centro del monorraiacutel y evitar los

choques Las bobinas de levitacioacuten de alta potencia estaacuten instaladas

fuera del tren en las prolongaciones que interaccionan con las bobinas

del monorraiacutel (figura 65) Cuando los electroimanes del tren pasan a

gran velocidad a varios centiacutemetros de las bobinas del monorraiacutel se

induce una corriente eleacutectrica que las convierte instantaacuteneamente en

imanes Aparecen fuerzas que tiran del vehiacuteculo hacia arriba causando

la levitacioacuten

Si el vehiacuteculo se desplaza lateralmente y trata de chocar contra el

raiacutel se inducen corrientes adicionales que originan fuerzas de repulsioacuten

sobre el lado maacutes cercano del tren y fuerzas de atraccioacuten sobre el maacutes

alejado De esa forma el tren siempre estaacute ubicado en el centro del raiacutel

sin posibilidad de choque

Las bobinas de levitacioacuten no son independientes estaacuten interconecta-

das a todo lo largo de la viacutea El empuje hacia delante se logra mediante

su energizacioacuten adicional por corrientes alternas generadas en subesta-

ciones distribuidas en todo el trayecto Las corrientes crean un campo

magneacutetico variable de tal forma que los electroimanes del vehiacuteculo son

atraiacutedos y repelidos alternadamente cuando se encuentran en la posicioacuten

adecuada para el avance Asiacute el vehiacuteculo se mueve siempre en el mis-

mo sentido de forma similar a como un ventilador alimentado por co-

rriente alterna gira siempre hacia un solo lado

Figura 65 Sistema magneacutetico de suspensioacuten (monorraiacutel) Los electro-

imanes de la viacutea actuacutean como suspensioacuten y como propulsioacuten a la vez

En todos los sistemas mecaacutenicos de transportacioacuten la friccioacuten cau-

sada por el roce de una superficie contra otra siempre estaacute presente El

rozamiento causa peacuterdidas de energiacutea genera calor y ocasiona el des-

gaste mecaacutenico de las diferentes partes del sistema Mientras menor sea

la friccioacuten entre las superficies menos fuerza se requiere para mover el

vehiacuteculo y maacutes eficiente seraacute el sistema de transportacioacuten utilizado

La reduccioacuten del rozamiento en el maglev permite eliminar el ruido

establecer una marcha maacutes estable reducir los costos de mantenimiento

y sobre todo alcanzar velocidades del orden de los 350 kmh El hecho

de que los trenes maglev no toquen los carriles tiene ademaacutes otras ven-

tajas aceleracioacuten y frenado maacutes raacutepidos mayor capacidad de subida en

cuestas y mejor funcionamiento en situaciones de lluvia intensa nieve y

hielo La eficiencia de estos vehiacuteculos es tal que en proporcioacuten solo

emplean de la mitad a la cuarta parte del combustible que gasta un

avioacuten o un automoacutevil en recorrer el mismo tramo

En principio el maglev parece ser maacutes seguro que los trenes con-

vencionales A causa del disentildeo de las viacuteas no puede haber descarrila-

mientos ni choques frontales No necesita cargar combustible a bordo

y al funcionar levitando sobre la viacutea disminuye la posibilidad de acci-

dentes por desgastes Sin embargo es necesario proteger a los viajeros

de los intensos campos electromagneacuteticos que se producen en el exte-

rior mediante un blindaje magneacutetico El blindaje se logra utilizando en

las paredes suelo y techo del tren alguacuten material ferromagneacutetico que

concentre en su interior y desviacutee las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

Una nota periodiacutestica de 2008 (BBC News) aseguraba que la ciudad

de Shangai era en ese momento la uacutenica con un servicio comercial ma-

glev en el mundo Desde el primero de enero de 2004 el tren transporta

viajeros entre el aeropuerto y el distrito financiero a 30 km de distancia

alcanzando velocidades de 350 kmh Con anterioridad desde 1984

hasta 1995 un maglev se utilizoacute en el aeropuerto internacional de Bir-

mingham Reino Unido para trasladar pasajeros hasta la estacioacuten de

trenes distante unos 600 m Fue finalmente sustituido por un sistema

convencional a causa de su baja confiabilidad

El tratamiento magneacutetico del agua

Se sabe desde hace muchos antildeos que al tratar el agua mediante cam-

pos magneacuteticos se afecta el comportamiento fiacutesico de las incrustaciones

en las calderas y tuberiacuteas Sin embargo a veces el procedimiento se

critica como pseudociencia quizaacutes porque junto a los reportes sobre

efectos reales demostrados en experimentos rigurosos tambieacuten suelen

aparecer falsos reportes sobre supuestos efectos no demostrados y se

echa en el mismo saco lo real y lo ficticio

Algunos de estos supuestos efectos no demostrados son el reforza-

miento de la resistencia del hormigoacuten hasta en 50 el incremento de

la eficiencia de separacioacuten por flotacioacuten de minerales en procesos in-

dustriales una mejor eficiencia de los detergentes en el lavado de la

ropa y gran cantidad de diversas aplicaciones meacutedicas Tambieacuten apare-

cen esporaacutedicamente artiacuteculos cientiacuteficos promisorios sobre una u otra

aplicacioacuten que nunca llegan a concretarse Por ejemplo en 2007 se

publicoacute un artiacuteculo (Environmental and Experimental Botany Vol 59

Issue 1 p 68-75) reportando el efecto de los campos magneacuteticos en la

germinacioacuten y desarrollo de las etapas tempranas del maiacutez donde se

obtuvieron efectos detectables en la germinacioacuten

132

Los autores encontraron que un porcentaje estadiacutesticamente signifi-

cativo de las semillas tratadas germinoacute antes que las de los grupos de

control y las plantas alcanzaron un mayor desarrollo en las primeras

etapas de crecimiento A los 10 diacuteas de la germinacioacuten se obtuvo un

mayor incremento de tamantildeo y peso resultados que coinciden con los

de otros investigadores (se citan 10 referencias)

Sin embargo esos resultados no garantizan de manera alguna un

posterior incremento de las cosechas El crecimiento acelerado incluso

pudiera ser dantildeino en vez de beneacutefico ocasionando lo que se suele

llamar lsquocrecer de viciorsquo y aportando a la larga menos frutos El artiacutecu-

lo tampoco propone un mecanismo que explique los efectos observa-

dos

Los anuncios comerciales poco escrupulosos contribuyen en gran

medida a divulgar fantasiacuteas de todo tipo Para ilustrar un magnetizador

comercial se muestra un esquema donde partiacuteculas negativas (cuales-

quiera que estas sean) se vuelven positivas tras el tratamiento magneacuteti-

co Ademaacutes las moleacuteculas de agua se ordenan como si fueran los mo-

mentos magneacuteticos de un soacutelido ferromagneacutetico saturado lo que resulta

en un absurdo por partida doble (httpwwwmagnetizernet

spaspahtm visto en agosto 7 2008) Recordar que el agua es diamag-

neacutetica y por tanto es repelida deacutebilmente por el campo magneacutetico No

es posible magnetizarla como si fuera un pedazo de hierro

En el mencionado sitio web se afirma que el tratamiento proporcio-

na los siguientes beneficios (ninguno de ellos demostrado) reduccioacuten

de la irritacioacuten de los ojos y la piel en piscinas accioacuten desodorizante

reduccioacuten de los costos de los tratamientos con cloro u otros agentes

quiacutemicos reduccioacuten de la tensioacuten superficial estabilizacioacuten del pH

eliminacioacuten maacutes efectiva de las lociones y aceites untados en la piel y

una sensacioacuten maacutes ldquosedosardquo del agua Se cita como uacuteltimo punto el

uacutenico realmente comprobado la reduccioacuten de las costras e incrustacio-

nes

Otros alegan que el tratamiento magneacutetico proporciona al agua pro-

piedades curativas o antiseacutepticas lo que tambieacuten carece de fundamento

La supuesta mejora en la eficiencia de los combustibles sometidos a

tratamiento magneacutetico merece un comentario aparte pues este argu-

mento resurge reiteradamente cada cierto tiempo y aunque existen

muchas patentes sobre el tema la demostracioacuten de la efectividad del

procedimiento nunca aparece Una buacutesqueda efectuada en agosto de

2008 en el sitio web especializado wwwsciencedirectcom dio por

resultado 40 artiacuteculos publicados de 1974 a la fecha que se relacionan

de alguna manera con el tratamiento magneacutetico del agua No surgioacute

ninguno respecto al tratamiento magneacutetico de combustibles En el sitio

httpwwwcsicoporgsi9801powellhtml se reporta una buacutesqueda

anterior con similares resultados

En todo caso soacutelo aparecen resultados anecdoacuteticos En un artiacuteculo

publicado en 2008 en la revista Applied Thermal Engineering por VA

Prisyazhniuk (Vol 28 Issue 13 Pages 1694-1697) se lee que durante la

Segunda Guerra Mundial la fuerza aeacuterea de Estados Unidos ensayoacute la

colocacioacuten de imanes junto a los conductos de combustible en los mo-

tores de los cazas P51 Mustang para mejorar su desempentildeo Sin embar-

go al buscar la fuente original citada por el autor lo que aparece es la

paacutegina WEB particular de la familia Shelley donde se pueden encon-

trar opiniones y reportes sin referencias sobre casi cualquier cosa

(httpwwwshelleysdemoncoukmagnetshtm) Tras una buacutesqueda

bastante exhaustiva el autor no pudo encontrar el reporte de un solo

experimento en banco de pruebas meacutetodo convencional para estudiar la

eficiencia de un motor de combustioacuten interna En estos bancos muy

familiares a los ingenieros se controlan los diversos reglajes del motor

su reacutegimen de trabajo a distintas potencias y otras variables de intereacutes

ameacuten del consumo de combustible Los entusiastas de aplicar el trata-

miento magneacutetico a combustibles nunca reportan esos estudios propo-

niendo en su lugar resultados donde intervienen de manera esencial

factores totalmente subjetivos como la pericia (y la honradez) de un

operador o chofer especiacutefico

Dispositivos para el tratamiento magneacutetico

La primera patente reivindicando el efecto del tratamiento magneacuteti-

co del agua sobre las costras data de 1946 Despueacutes aparecieron muchas

otras asiacute como una gran cantidad de reportes de todo tipo junto a ar-

tiacuteculos en revistas y dispositivos comerciales El esquema de un monta-

je convencional de laboratorio para aplicar tratamientos magneacuteticos y

su posterior estudio aparece en la figura 66

Se hace pasar el agua por una tuberiacutea a determinada velocidad a la

vez que se aplica un cam po magneacutetico externo Usualmente se estudia

la dependencia del efecto en funcioacuten de la velocidad del liacutequido y la 134

intensidad del campo aplicado ademaacutes de la influencia de otros posi-

bles paraacutemetros como la temperatura Se ha observado una mejoriacutea de

la eficiencia del dispositivo al incrementar la longitud de la seccioacuten de

tuberiacutea sometida al campo magneacutetico La mejoriacutea es maacutes marcada

cuando se colocan varios imanes consecutivos con la polaridad alterna-

da

Figura 66 Esquema de un dispositivo de laboratorio

para el tratamiento magneacutetico del agua

Un artiacuteculo resumen de 1996 lista maacutes de 80 referencias que repor-

tan la reduccioacuten en la formacioacuten de costras la aparicioacuten de costras me-

nos tenaces la remocioacuten de las ya existentes y la preservacioacuten de las

propiedades hasta 130 horas tras aplicar el tratamiento Se citan investi-

gaciones que tanto confirman como rechazan algunas conclusiones

parciales sin llegar a un resultado concreto Los mecanismos propues-

tos para explicar estos efectos comprenden interacciones intraioacutenicas o

intramoleculares efectos causados por la fuerza de Lorentz disolucioacuten

de contaminantes efectos de interfase soacutelido-liacutequido y cambios en la

morfologiacutea de los cristales minerales que se depositan Se ha considera-

do incluso la posibilidad de un efecto puramente mecaacutenico a causa de

la influencia del campo magneacutetico al crear posibles turbulencias en el

flujo liacutequido

Una gran parte de las dudas que existiacutean sobre el tratamiento se di-

siparon cuando Coey y Cass tras examinar maacutes de 100 muestras repor-

taron en una revista especializada en magnetismo que los sedimentos de

calcita obtenidos usualmente al evaporar el agua conteniendo iones 135

Ca2+ se convertiacutean en aragonita al aplicar el tratamiento Calcita y ara-

gonita son diferentes fases cristalinas del carbonato de calcio CaCO3

Tras el tratamiento magneacutetico Coey y Cass almacenaban el agua

durante un intervalo de tiempo to previo a su calentamiento en un bea-

ker a 80o C para formar los sedimentos Las fases soacutelidas se recolecta-

ban posteriormente del fondo del beaker y se analizaban mediante di-

fraccioacuten de rayos X y microscopia electroacutenica Encontraron un incre-

mento notable del cociente aragonitacalcita con el tratamiento magneacute-

tico alcanzando un maacuteximo para to ~ 40 horas

Tambieacuten se ha medido la concentracioacuten de iones Ca2+ a la salida de

un dispositivo magnetizador por meacutetodos electroquiacutemicos encontraacuten-

dose una reduccioacuten apreciable de la concentracioacuten de iones de calcio

Este resultado indica que el tratamiento magneacutetico activa de alguna

manera la precipitacioacuten del carbonato que queda en suspensioacuten en el

liacutequido y no puede contribuir a la conductividad eleacutectrica ni cristalizar

posteriormente en las paredes de la tuberiacutea

La eficacia del tratamiento se observa no solo en las nuevas deposi-

ciones de carbonato sino tambieacuten en las costras formadas con anterio-

ridad Existen reportes de que cuando se aplica el tratamiento las cos-

tras ya formadas desaparecen El autor tuvo la oportunidad de asistir

hace ya algunos antildeos a una reunioacuten resumen nacional sobre las expe-

riencias de la aplicacioacuten del tratamiento magneacutetico en diversos centra-

les o faacutebricas de azuacutecar En algunos casos el efecto fue tal que el des-

prendimiento de las costras obstruyoacute las tuberiacuteas y fue necesario inte-

rrumpir la produccioacuten

El tratamiento magneacutetico se aplica regularmente en muchas otras

instalaciones nacionales sin embargo maacutes allaacute de algunas considera-

ciones generales no existen modelos detallados que logren abundar en

la explicacioacuten fiacutesica de lo que sucede realmente en este caso

Tambieacuten se han encontrado resultados disiacutemiles utilizando tuberiacuteas

de acero inoxidable cobre y dos diferentes tipos de cloruro de polivini-

lo uno transparente y flexible y el otro riacutegido y opaco del tipo usado

en trabajos de plomeriacutea Aparecen reducciones del contenido de Ca2+ de

28 para el acero y el cobre mientras que para el PVC duro fue de 18

y praacutecticamente cero para el PVC blando por lo que las tuberiacuteas

utilizadas tambieacuten son un paraacutemetro importante que se debe tomar en

cuenta al estudiar los tratamientos magneacuteticos

136

Los reclamos publicitarios que afirman que el tratamiento magneacutetico

aporta al agua propiedades curativas o antiseacutepticas carecen de funda-

mento pues no existe la maacutes miacutenima evidencia ndashni teoacuterica ni experi-

mental- que justifique tales fantasiacuteas Y a pesar de las muchas patentes

que surgen cuando se realiza una buacutesqueda bibliograacutefica tampoco se ha

demostrado que el tratamiento magneacutetico aplicado a combustibles me-

jore su eficiencia los resultados experimentales que avalen tal afirma-

cioacuten nunca aparecen

Acelerador de partiacuteculas

Los campos magneacuteticos tambieacuten se utilizan como un medio auxiliar

para acelerar partiacuteculas elementales Estas se emplean posteriormente

para investigar el micromundo y tambieacuten para ldquobombardearrdquo tumores

de todo tipo en el interior del cuerpo Uno de los primeros aceleradores

de partiacuteculas fue el ciclotroacuten Su principio de operacioacuten es el siguiente

Dos cavidades huecas en forma de letra D guiacutean las partiacuteculas car-

gadas emitidas por una fuente ubicada en el centro del instrumento

(figura 67) Un campo magneacutetico perpendicular a la trayectoria (y al

plano del papel en la figura) producido por un potente electroimaacuten

hace que las partiacuteculas con carga eleacutectrica se muevan en una trayectoria

curva Las partiacuteculas son aceleradas en cada vuelta por una fuente pul-

sante de voltaje alterno cada vez que atraviesan la brecha o lsquogaprsquo entre

las lsquoDesrsquo

A medida que las partiacuteculas acumulan energiacutea se mueven en espiral

hacia el borde externo del acelerador Alliacute se pueden extraer utilizando

sistemas auxiliares que no aparecen en la figura

Tal como predice la teoriacutea especial de la relatividad cuando la velo-

cidad de las partiacuteculas se acerca a la de la luz se requiere cada vez maacutes

energiacutea para lograr incrementos adicionales de la velocidad Esto hace

que en cada vuelta las partiacuteculas se retrasen y no lleguen al gap en el

momento preciso para recibir el pulso de aceleracioacuten lo que impide el

aumento de la energiacutea maacutes allaacute de ciertos liacutemites

El problema quedoacute resuelto cuando se inventoacute el ciclotroacuten de fre-

cuencia modulada o sincrociclotroacuten instrumento donde la fuente pul-

sante de voltaje alterno va incrementando automaacuteticamente el intervalo

de tiempo entre los pulsos con el fin de compensar el retraso de las

partiacuteculas en cada vuelta Otros instrumentos de la misma familia son el

betatroacuten y el sincrotroacuten disentildeados para obtener muy altas energiacuteas en

otras aplicaciones donde el diaacutemetro del recorrido circular puede ser de

varios kiloacutemetros Todos ellos utilizan los campos magneacuteticos para

mantener confinadas las partiacuteculas mientras van adquiriendo energiacutea El

ciclotroacuten de la figura 67 posee un imaacuten superconductor de alta energiacutea

tiene una masa de 90 toneladas y un diaacutemetro de 34 m Requiere insta-

laciones auxiliares de control y programacioacuten que no aparecen en la

figura

Figura 67 a) Ciclotroacuten comercial para aplicaciones meacutedicas b) Esquema

simplificado de su funcionamiento (Adaptado de Rev Cub Fis vol 24 No

2 p 175-177 2007)

Cuando el magnetismo es indeseable

Minas magneacuteticas

Los aceros ordinarios empleados en la construccioacuten de grandes buques

son ferromagneacuteticos en mayor o menor grado Al desplazarse el buque

durante largos periacuteodos por la superficie del mar atravesando conti-

nuamente las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica del campo terrestre su

estructura llega a magnetizarse ligeramente El proceso es similar al que

tiene lugar cuando cualquier material ferromagneacutetico -un clavo unas

tijeras o un cuchillo- se frota con un imaacuten Aunque las fuerzas involu-

cradas son muy pequentildeas la exposicioacuten prolongada al campo hace que

los dominios magneacuteticos en el seno del material tiendan a ordenarse en

la direccioacuten del campo externo dando lugar a la magnetizacioacuten del

buque (ver capiacutetulo 2) Como las liacuteneas de fuerza variacutean su inclinacioacuten

con la latitud geograacutefica la magnetizacioacuten no solo tiene componentes

horizontales a lo largo del barco tambieacuten tiene componentes verticales

y transversales

En 1939 a principios de la 2da Guerra Mundial los alemanes apro-

vecharon este fenoacutemeno al idear minas magneacuteticas submarinas para

hundir los barcos ingleses Las minas eran capaces de detectar a distan-

cia a los grandes barcos y dantildearlos sin necesidad de hacer contacto

directo a causa de la onda de choque generada en el agua durante la

explosioacuten Se colocaban en el lecho marino en lugares de poco calado

cerca de las costas empleando aviones o submarinos y se ajustaban

para que estallaran al pasar un barco enemigo por encima No era posi-

ble neutralizarlas por los meacutetodos usuales que se empleaban para detec-

tar las minas convencionales que solo estallaban por contacto directo y

debiacutean ir ubicadas muy cerca de la superficie

Las minas poseiacutean una aguja magneacutetica muy sensible activada me-

diante un mecanismo de relojeriacutea tras ser colocada en el lugar deseado

La presencia cercana de cualquier naviacuteo magnetizado era suficiente

para mover la aguja y disparar el mecanismo auxiliar que haciacutea estallar

la mina

En 1939 los ingleses perdieron 14 buques barreminas disentildeados es-

peciacuteficamente para neutralizar minas pues no eran capaces de detectar

las minas magneacuteticas Ya para noviembre de ese mismo antildeo los alema-

nes habiacutean depositado unas 800 minas en los mares cercanos a la costa

inglesa y a la salida de sus riacuteos navegables

Tras develar su principio de funcionamiento -al recobrar una mina

mal colocada que no explotoacute- los ingleses idearon diversos medios para

neutralizarlas Uno de ellos era desmagnetizar los buques mediante un

enrollado de alambre alrededor del casco energizado con la planta eleacutec-

trica del propio buque que superponiacutea un campo de sentido contrario

para neutralizar la magnetizacioacuten del buque Enormes trasatlaacutenticos

como el Queen Mary y el Queen Elizabeth empleados para el transpor-

te de tropas fueron protegidos de esta manera

139

Para desactivar las minas se empleaban lanchas de madera que

arrastraban una balsa conteniendo una bobina La bobina generaba un

campo magneacutetico de intensidad suficiente como para hacer estallar las

minas Aviones equipados en forma similar capaces de volar a muy

baja altura se utilizaron con el mismo fin (Figura 68)

Maacutes adelante se encontroacute que al deslizar un cable con una corriente

de 2000 ampere a lo largo del casco de un buque (teacutecnica denominada

wiping) se induciacutea un campo apropiado que neutralizaba la magnetiza-

cioacuten El procedimiento funcionaba por un tiempo pero despueacutes era

necesario repetirlo

Figura 68 El avioacuten AF Vickers Wellington DWI Mark II de la Royal

Air Force fue otra respuesta para neutralizar las minas magneacuteticas ale-

manas El anillo de madera de balsa de 4 m de diaacutemetro creaba un

campo magneacutetico mediante una bobina de aluminio alimentada por un

generador dentro del avioacuten Al volar rasante sobre el agua haciacutea estallar

las minas

A partir de ese momento medidas y contramedidas relacionadas con

las minas magneacuteticas siguieron desarrollaacutendose por las fuerzas navales

de todo el mundo Es un tema que se ha tomado en cuenta en diferentes

conflictos beacutelicos Los sistemas actuales de desmagnetizacioacuten son mu-

cho maacutes complejos e incluyen no menos de tres conjuntos de bobinas

separadas para reducir la intensidad del campo magneacutetico del buque en

tres direcciones perpendiculares entre siacute 140

Hace unos pocos antildeos la marina norteamericana ensayoacute el uso de

bobinas superconductoras desmagnetizantes capaces de trabajar con

mejor eficiencia y reducir el peso de los enrollados hasta en 80 Un

resumen actualizado sobre el tema de la desmagnetizacioacuten de los bu-

ques aparece en el sitio WEB de la Revista Marina de Chile (referencia

77)

Soldadura de tuberiacuteas de acero

Otro ejemplo donde la magnetizacioacuten resulta perjudicial y debe ser

eliminada a toda costa es cuando hay que soldar grandes tuberiacuteas de

acero Tal necesidad se presenta por ejemplo al instalar sistemas in-

dustriales de enfriamiento que deban trabajar a alta temperatura o que

necesiten soportar mucha carga Tanto durante el proceso de fabrica-

cioacuten como de transportacioacuten a grandes distancias los tubos pueden

llegar a magnetizarse en forma notable seguacuten sea la aleacioacuten especiacutefica

empleada en su construccioacuten

La forma usual de unir los tubos es aplicar a los bordes en contacto

una chispa o arco eleacutectrico con una varilla de soldar confeccionada a

partir de una aleacioacuten adecuada y alguacuten otro componente que evite la

oxidacioacuten y facilite la soldadura (el fundente) El arco no es maacutes que

una corriente eleacutectrica muy intensa formada por electrones y partiacuteculas

de aire ionizado que se mueven a gran velocidad (ver capiacutetulo 3) La

corriente pasa a traveacutes del aire ionizado formando un arco estable ge-

nerando efectos luminosos y una temperatura muy alta suficiente para

fundir el extremo de la varilla y poner al rojo los bordes de los tubos El

operador deposita en los bordes el material fundido que se difunde y

mezcla con el material de los tubos hasta lograr la soldadura

En el capiacutetulo 4 se analizoacute que los campos magneacuteticos estaacuteticos son

capaces de interaccionar con las partiacuteculas cargadas en movimiento

Una de las principales propiedades de esa interaccioacuten es que las fuerzas

que aparecen estaacuten siempre dirigidas en sentido lateral (perpendicular)

al movimiento de la partiacutecula De aquiacute que si el tubo estaacute magnetizado

el arco eleacutectrico se desviaraacute hacia un lado del punto especiacutefico que se

desea calentar cualquiera sea el punto que se seleccione y como quiera

que se coloque la varilla En realidad el arco salta continuamente de un

lugar a otro y no es posible alcanzar en punto alguno la temperatura

necesaria para formar la soldadura

Por ello no queda maacutes remedio que desmagnetizar los tubos pre-

viamente La forma usual de lograrlo es enrollando un alambre conduc-

tor a su alrededor y haciendo pasar por eacutel una corriente alterna de gran

intensidad que crea un campo magneacutetico alternante en el seno del tubo

Al ir disminuyendo paulatinamente la intensidad de la corriente hasta

llegar a cero los dominios magneacuteticos en el seno del material van que-

dando desordenados hasta que la magnetizacioacuten desaparece cuando la

corriente se anula totalmente (capiacutetulo 2) Si la tuberiacutea estaacute muy magne-

tizada puede ser necesario repetir varias veces el proceso

Existen equipos comerciales disentildeados especialmente para aplicar

este procedimiento a tuberiacuteas de diversos diaacutemetros incluyendo las

mayores que se fabrican

Magnetizacioacuten de la maquinaria industrial A partir de los antildeos setenta del siglo pasado comenzoacute a tomarse en

cuenta que el magnetismo inducido en diversas maquinarias podiacutea ser

la causa de muchas fallas hasta el momento inexplicables Hoy diacutea se

le atribuye a la magnetizacioacuten el deterioro de rodamientos cadenas

engranajes y acoplamientos en maquinarias que aparentemente no tie-

nen alguna conexioacuten magneacutetica y no forman parte de motores genera-

dores ni poseen conexiones eleacutectricas

El problema se origina en que las partes de acero interconectadas en-

tre siacute crean circuitos magneacuteticos Estos circuitos proporcionan una viacutea

faacutecil para la transmisioacuten de los campos magneacuteticos generados por mo-

tores u otros dispositivos magneacuteticos ubicados en lugares relativamente

distantes

Un campo magneacutetico en movimiento crea voltajes y corrientes indu-

cidas en el seno del material que incrementan la temperatura y aceleran

el desgaste de los rodamientos y otras partes moacuteviles Los voltajes y

corrientes inducidas son mayores mientras maacutes raacutepido es el movimiento

relativo de las superficies en contacto (capiacutetulo 4)

Otras posibles fuentes de magnetizacioacuten de la maquinaria son a) la

exposicioacuten de algunas de sus partes a campos magneacuteticos intensos que

den origen a una magnetizacioacuten remanente y b) el paso de una corriente

continua intensa durante una soldadura de arco

En casos extremos la combinacioacuten de diferentes elementos puede

llegar a causar con el tiempo chispas y dantildeos severos en la superficie de

las partes deslizantes incrementando la friccioacuten y el desgaste Algunos

fabricantes preveacuten estos comportamientos indeseables incluyendo ma-

teriales aislantes en los rodamientos

Anomaliacutea magneacutetica La distribucioacuten normal del campo magneacutetico terrestre se puede alterar

por muchas razones por la actividad solar por la presencia de grandes

objetos construidos con materiales de alto contenido de hierro como

aviones barcos o submarinos o a causa de la influencia las estructuras

geoloacutegicas formadas por minerales con inclusioacuten de diversas sustancias

ferromagneacuteticas como el hierro (Fe) el niacutequel (Ni) o el cobalto (Co) Es

posible detectar tales anomaliacuteas mediante los Sensores de Anomaliacuteas

Magneacuteticas (SAM) instrumentos mucho maacutes sensibles que la bruacutejula

disentildeados especialmente para detectar las pequentildeas alteraciones en la

distribucioacuten del campo magneacutetico terrestre (figura 69)

Figura 69 Sensor de anomaliacuteas magneacuteticas (magnetoacuteme-

tro de compuerta de flujo)

143

El funcionamiento de un SAM es diferente al de los detectores de

tuberiacuteas soterradas o a los usados en aeropuertos para descubrir armas u

otros objetos ocultos de metal Los SAM soacutelo son sensibles a las per-

turbaciones magneacuteticas causadas por la presencia de Fe Ni Co y sus

aleaciones o por oacutexidos u otros minerales que los contengan de he-

cho la primera aplicacioacuten praacutectica de un magnetoacutemetro de este tipo fue

la de localizar depoacutesitos minerales que tuvieran componentes ferro-

magneacuteticos El primer texto publicado sobre el tema ldquoExamen de ya-

cimientos de hierro mediante medidas magneacuteticasrdquo data de 1879

Hoy diacutea se siguen utilizando magnetoacutemetros en las prospecciones

geoloacutegicas Los maacutes sensibles son capaces de detectar variaciones de

01 nanotesla que representa soacutelo una diezmileacutesima parte de la intensi-

dad promedio del campo magneacutetico terrestre

Estos instrumentos reaccionan ante cualquier acumulacioacuten de mine-

ral ferroso con tal que no se encuentre muy alejada de la superficie

pero tambieacuten detectan cualquier otro objeto ferromagneacutetico cercano A

causa de la extrema sensibilidad para no alterar las lecturas los opera-

rios deben despojarse de todos los objetos que contengan materiales

ferromagneacuteticos tales como cuchillos hebillas gafas de armadura me-

taacutelica o llaveros Un magnetoacutemetro geoloacutegico es un instrumento pe-

quentildeo que consta de un detector y un registrador que se llevan a cues-

tas Es tiacutepico que el detector se coloque en una peacutertiga de 2 a 3 metros

de longitud con el fin de atenuar cualquier influencia proveniente del

operador (figura 610)

Otras posibles interferencias pueden ser causadas por construcciones

cercanas liacuteneas de ferrocarril autos y carretas o vigas de acero que se

encuentren soterradas como por ejemplo en los cimientos de un edifi-

cio Tambieacuten pueden alterar las lecturas del magnetoacutemetro las liacuteneas de

transmisioacuten eleacutectrica los transformadores de la red comercial e incluso

las variaciones propias del campo magneacutetico terrestre que siempre estaacute

sujeto a pequentildeas fluctuaciones

Las compantildeiacuteas de explotacioacuten de minerales tambieacuten suelen emplear

aviones para hacer la prospeccioacuten de rocas ferrosas aunque la detec-

cioacuten se basa en otros principios ya revisados en el capiacutetulo 4 al descri-

bir la deteccioacuten de metales (figura 611)

144

Figura 610 Prospeccioacuten de minerales ferrosos El mag-

netoacutemetro se encuentra en el extremo de la peacutertiga

Figura 611 Prospeccioacuten de minerales desde el aire

La uacuteltima novedad en la prospeccioacuten de minerales por medios elec-

tromagneacuteticos consiste en el uso de lsquodronesrsquo En la actualidad se en-

tiende por drone cualquier dispositivo aeacutereo controlado y no tripulado

(figura 612) Si en sus inicios los drones se utilizaron de manera ex-

clusiva para fines beacutelicos sus aplicaciones se han ido diversificando

cada vez maacutes Algunas compantildeiacuteas de prospeccioacuten mineral tienen en

sus planes inmediatos usar drones para levantar mapas del espectro

electromagneacutetico a diferentes frecuencias Seguacuten Peter LeCouffe 145

director de operaciones de la compantildeiacutea canadiense Harrier Aerial Sur-

veys los drones se usaraacuten para lsquohellipregistrar las diversas bandas del

espectro electromagneacutetico Diferentes minerales dejaraacuten huellas elec-

tromagneacuteticas disiacutemiles de manera que con un procesador podemos en

principio resolver la composicioacuten de esos mineralesrsquo

(httpwwwminingandexplorationcatechnologyarticledrones_are_re

ady_for_takeoff_in_the_mining_industry)

Figura 612 Drone utilizado en la actualidad en

la prospeccioacuten de minerales por medios no

magneacuteticos con una autonomiacutea de vuelo de 15

a 20 minutos

Conflictos beacutelicos

Durante la Segunda Guerra Mundial los diversos contendientes emplea-

ron magnetoacutemetros para descubrir los submarinos enemigos (figura

613) el instrumento era remolcado por un barco o se colocaba en una

aeronave el meacutetodo aeacutereo es el habitual en la actualidad dada la sensi-

bilidad de los magnetoacutemetros contemporaacuteneos Cualquier variacioacuten

brusca del campo magneacutetico en las cercaniacuteas del detector como por

ejemplo la que tiene lugar en el motor de arranque durante el encendi-

do de un vehiacuteculo proporcionaraacute una clara sentildeal Esta uacuteltima particula-

ridad ha sido empleada en los conflictos beacutelicos para detectar garajes o

cocheras militares camufladas

Para reducir la interferencia de los equipos eleacutectricos proveniente

del propio avioacuten el SAM se coloca en una proyeccioacuten externa o bota-

loacuten como el que se muestra en un avioacuten P-3C de la Lockheed (figura

614) en los helicoacutepteros el magnetoacutemetro se cuelga de un cable Lo 146

usual es antildeadir circuitos electroacutenicos para neutralizar el ruido magneacuteti-

co de interferencia proveniente de la aeronave Aun asiacute el submarino se

detectaraacute solo si se encuentra cerca de la superficie y no demasiado

lejos del medio aeacutereo empleado

Figura 613 Deteccioacuten magneacutetica de submarinos

Figura 614 Botaloacuten con el magnetoacutemetro en su interior

147

El alcance maacuteximo de deteccioacuten de unos 1200 m lo determina el

tamantildeo del submarino y la composicioacuten de su casco aunque tambieacuten

influye en el alcance la direccioacuten relativa del movimiento respecto al

campo magneacutetico terrestre tanto del avioacuten como del submarino Exis-

ten submarinos nucleares cuyo casco estaacute construido de titanio metal

no magneacutetico no obstante diversos instrumentos y equipos en su inte-

rior que incluyen las turbinas el reactor y los motores dieacutesel auxiliares

se construyen de aleaciones que contienen hierro y niacutequel haciendo

factible su deteccioacuten magneacutetica

El magnetoacutemetro que aparece en el esquema de la figura 69 deno-

minado lsquode compuerta de flujorsquo (fluxgate magnetometer) fue desarro-

llado en 1930 funciona energizando con corriente alterna dos bobinas

ideacutenticas en oposicioacuten de manera que la lectura del amperiacutemetro aco-

plado a la bobina secundaria se puede ajustar a cero en presencia del

campo terrestre Sin embargo cualquier perturbacioacuten magneacutetica poste-

rior causa un desequilibrio en la magnetizacioacuten de los nuacutecleos ferro-

magneacuteticos y en la corriente que atraviesa las bobinas apareciendo una

sentildeal detectable en el secundario

Un tipo de magnetoacutemetro maacutes reciente es el de precesioacuten de proto-

nes A pesar de que su nombre quizaacutes le sugiera al lector un teacutermino de

ciencia-ficcioacuten su funcionamiento es muy sencillo (aunque la fiacutesica del

fenoacutemeno no lo es) En este caso el enrollado se coloca alrededor de un

recipiente largo y estrecho con agua etanol o keroseacuten Al usar una

bateriacutea de corriente continua y desenergizar bruscamente el enrollado

en presencia del campo magneacutetico terrestre aparece una extracorriente

de ruptura que activa los momentos magneacuteticos de los protones en los

nuacutecleos atoacutemicos de la sustancia en cuestioacuten Se genera asiacute una peque-

ntildea sentildeal proporcional al campo terrestre que se puede amplificar y de-

tectar Un ejemplo de extracorriente de ruptura es la pequentildea chispa

que ocasionalmente se origina en un interruptor al desconectar un mo-

tor o una laacutempara de luz friacutea

En la actualidad existen magnetoacutemetros computarizados muy sensi-

bles que pueden detectar anomaliacuteas magneacuteticas terrestres desde los

sateacutelites en oacuterbita Magnetoacutemetros complejos se incluyen en naves

espaciales para estudiar el magnetismo del sol y otros planetas En julio

de 2007 se publicoacute el Mapa Mundial Digital de Anomaliacuteas Magneacuteticas

con datos recopilados durante un largo periacuteodo de tiempo Fue confec-

cionado usando sensores SAM de diversos tipos combinando determi-

naciones terrestres mariacutetimas y aeacutereas por viacutea sateacutelite (figura 615)

El mapa completo se puede descargar en

httpprojectsgtkfiexportsitesprojectsWDMAMprojectperugiaW

DMAM_102_2007_Edition_low_resolution_reduced1pdf

Figura 615 Seccioacuten Centroamericana y Caribentildea del Mapa Mundial

Digital de Anomaliacuteas Magneacuteticas

149

CAPIacuteTULO 7

TERAPIAS MAGNEacuteTICAS REALES E ILUSORIAS

Magnetostaacutetica y electromagnetismo

En la actualidad existen muchas terapias que aplican campos magneacuteti-

cos tanto estaacuteticos como electromagneacuteticos Algunas tienen base cien-

tiacutefica y son totalmente vaacutelidas como la diatermia que consiste en el

calentamiento local de los tejidos aplicando radiacioacuten de microondas

Otras no poseen valor alguno a la luz de los conocimientos cientiacuteficos

contemporaacuteneos sin embargo muchas personas alegan sentirse mejor

cuando se someten a ellas

Las terapias ilusorias aparentan causar beneficios por diversas razo-

nes Una de ellas es el efecto placebo descrito en el capiacutetulo siguiente

Otra razoacuten es que no toman en cuenta la evolucioacuten natural de los pade-

cimientos que pretenden curar Por ejemplo hay estadiacutesticas que mues-

tran que en casi el 90 de los casos de las dolencias relacionadas al

sistema osteo-mio-articular hay remisioacuten espontaacutenea de siacutentomas es

decir desaparecen o reducen su intensidad por siacute mismos lo cual hace

aparecer como eficaz cualquier tratamiento aplicado tanto si es con-

vencional como si pertenece al grupo de las llamadas medicinas ldquoalter-

nativasrdquo ldquonaturalesrdquo o ldquotradicionalesrdquo

Se dice que es necesario conocer el pasado para poder comprender

el presente y vislumbrar hacia doacutende iremos en el futuro Y la realidad

es que muchos supuestos tratamientos magneacuteticos ldquonovedososrdquo ade-

maacutes de carecer de fundamento cientiacutefico fueron ya ensayados y

desechados hace mucho Auacuten alcanzan categoriacutea de terapia en ciertos

ciacuterculos gracias a la ignorancia de practicantes y pacientes a la ilusoria

promesa de alivio efectivo con poco esfuerzo y sin riesgos para el 150

paciente y a la propaganda reiterada acerca de su supuesta efectividad

la mayoriacutea de las veces con fines estrictamente econoacutemicos

A veces se alega que tales terapias son beneacuteficas porque los imanes

son lsquonaturalesrsquo como si esto fuera un argumento de peso En realidad

los imanes que se encuentran en la vida diaria son todos sinteacuteticos di-

sentildeados para cada aplicacioacuten especiacutefica Poseen propiedades magneacuteti-

cas muy superiores a las de la magnetita natural que en la praacutectica soacutelo

ha quedado para curiosidad de museo o uso de laboratorio (ver tabla

23) Ademaacutes el naturismo no es ciencia sino una doctrina que predi-

ca el uso de productos naturales para prevenir o curar las enfermedades

Nadie ha demostrado que la medicina natural sea superior o siquiera

equivalente a la medicina convencional moderna excepto quizaacutes en

alguna contada excepcioacuten

No es raro que las supuestas terapias aparezcan de forma recurrente

Alcanzan un maacuteximo de popularidad se ponen de moda y muchos las

adoptan Al cabo de un corto tiempo surge el desencanto se comprueba

que no sirven para nada y desaparecenhellip aunque no totalmente para

reaparecer con fuerza al cabo de unos pocos antildeos renaciendo de sus

cenizas como el ave Feacutenix

El caso de las pulseras magneacuteticas del capiacutetulo 1 no es ni mucho

menos el uacutenico En la actualidad no resulta difiacutecil encontrar anuncios

promociones y artiacuteculos en revistas no especializadas o en la Internet

donde se ensalzan las virtudes de uno u otro tratamiento magneacutetico o de

radiaciones desconocidas para ser aplicadas tanto a personas como a

animales Los anuncios recomiendan bobinas para generar campos al-

ternos o imanes permanentes para magnetoterapia prometiendo al

comprador beneficios de todo tipo a un precio moacutedico Usualmente los

imanes se colocan en alguacuten soporte o aditamento adecuado como pulse-

ras vendas collares mantas e incluso camas

Estas promociones nunca aportan pruebas de sus afirmaciones citan

personajes inexistentes o fuera de contexto y ni siquiera emplean una

terminologiacutea veraz Lo usual es que utilicen teacuterminos cientiacuteficos pero

en forma incorrecta No obstante para el lector no entrenado estas

declaraciones suelen resultar bastante convincentes pues la terminolo-

giacutea cientiacutefica proporciona un manto de ciencia y veracidad a lo que

nada tiene de lo uno o de lo otro Tambieacuten pesa mucho en la balanza el

afaacuten del paciente de buscar solucioacuten a una dolencia que puede no ser

fatal pero siacute muy molesta recurrente y difiacutecil de aliviar 151

Por tanto iquestqueacute hay de cierto y queacute de falso en las terapias magneacuteti-

cas iquestQueacute se sabe en realidad y queacute resulta una pura especulacioacuten iquestEs

correcto incluir a todas bajo una misma denominacioacuten Es decir por

ser magneacuteticas o electromagneacuteticas iquesttodas sirven iquestNinguna sirve

iquestSon beneacuteficas o son dantildeinas iquestCoacutemo separar la ficcioacuten de la realidad

Campos magnetostaacutetico y electromagneacutetico Antes de proseguir resulta conveniente insistir en lo siguiente Existe

una diferencia esencial entre los campos magnetostaacuteticos asociados a

los imanes permanentes (o a una bobina con corriente continua) y los

campos electromagneacuteticos que se generan en una antena emisora o se

producen al hacer pasar una corriente alterna por el enrollado de una

bobina La diferencia consiste en que los campos magneacuteticos variables

en el tiempo siempre tienen asociado un campo eleacutectrico mientras que

los campos magneacuteticos estaacuteticos no estaacuten asociados a campo eleacutectrico

alguno

Los magnetoterapeutas usualmente desconocen lo anterior y no ha-

cen distincioacuten entre uno y otro cuando en realidad resulta imprescindi-

ble analizarlos por separado pues las propiedades son radicalmente

distintas En un caso solo actuacutea un campo el magneacutetico En el otro dos

campos con propiedades muy diferentes actuaraacuten a la vez sobre el suje-

to

Campo magneacutetico estaacutetico magnetoterapia El teacutermino proviene del ingleacutes magnetotherapy ldquoterapia con imanesrdquo

pero tambieacuten se aplica a los campos generados en bobinas con corriente

continua siempre y cuando la corriente no variacutee con el tiempo

Desde la antiguumledad se le han atribuido virtudes curativas a los ima-

nes Cuando se revisa la literatura surgen referencias anecdoacuteticas anti-

guas aunque difiacuteciles de verificar Asiacute se mencionan papiros de antes

de nuestra era donde aparece la receta de un unguumlento aplicable a heri-

das en la cabeza nombrando el hierro meteoacuterico que algunos interpre-

tan como el imaacuten natural magnetita Tambieacuten parece ser que griegos y

romanos atribuiacutean efectividad a los tratamientos magneacuteticos Seguacuten

algunas fuentes el griego Hipoacutecrates considerado el meacutedico maacutes

152

importante de la antiguumledad recomendaba ldquohellipsi la cavidad uterina no

retiene el semen viril toma plomo y saca de la piedra que atrae el hie-

rro un polvo fino envuelve todo en tela de lino humedecida con leche

de mujer y luego apliacutecalo como fomento contra la matrizrdquo Otras afir-

man que en los escritos del bioacutegrafo y ensayista griego Plutarco se pue-

de encontrar la desconcertante referencia de que un imaacuten permanente

pierde su fuerza si se le restriega con ajo Tambieacuten aparecen menciones

sobre las supuestas virtudes curativas de la magnetita en escritos persas

aacuterabes y bizantinos antiguos

En el siglo XVI el meacutedico filoacutesofo y alquimista suizo Theophrastus

Bombastus von Hohenheim (1493-1541) maacutes conocido como Paracel-

so utilizoacute imanes permanentes para tratar la epilepsia la diarrea y las

hemorragias procedimientos que posteriormente fueron encontrados

sin fundamento Consideraba que las enfermedades eran atraiacutedas hacia

el imaacuten de la misma forma que son atraiacutedos el acero y el hierro y que

uno de los polos era capaz de atraer y el otro de repeler los padecimien-

tos

Aunque los escritos de Paracelso conteniacutean elementos de magia la

oposicioacuten a los preceptos meacutedicos de su tiempo apoyados en purgas y

sanguijuelas para lsquoextraer los malos fluidos del cuerporsquo contribuyeron

al adelanto del pensamiento cientiacutefico de la eacutepoca Algunos de sus cri-

terios subsisten hasta hoy en forma de pseudociencia como por ejem-

plo la supuesta diferencia de aplicar un polo norte o un polo sur en

diferentes terapias magneacuteticas Paracelso tambieacuten es considerado pre-

cursor de otra pseudociencia la homeopatiacutea de Samuel Hahnemann

(1755-1843) pues muchos de sus remedios se cimentaban en la creen-

cia de que ldquolo similar cura lo similarrdquo Esta frase resume la lsquoley de lo

similaresrsquo uno de los nunca demostrados postulados de Hahnemann

(ver Rev Cub Fiacutesica vol 25 No 1 (2008) p 38-44 accesible en la

WEB)

En los siglos siguientes se multiplicaron en toda Europa partidarios

y detractores de las terapias magneacuteticas En 1641 el irlandeacutes Valentine

Greatrakes inspirado en un suentildeo se dedicoacute a prestar sus servicios

como sanador frotando las partes afectadas con una barra de hierro

magnetizada El eacutexito de sus tratamientos fue confirmado por personas

distinguidas y educadas de la eacutepoca pero las curas eran transitorias y

la cantidad de personas que veniacutean a consultarlo fue decreciendo gra-

dualmente hasta que se retiroacute Johan Baptiste van Helmont (1644)

intentoacute asociar el magnetismo a la miacutestica encontrando la oposicioacuten del

jesuita Adanasius Kircher quien consideraba las conjeturas supersticio-

sas como payasadas Es posible encontrar referencias del siglo XVIII

sobre la aplicacioacuten de los imanes permanentes a los dolores dentales y a

las histerias temblores y tortiacutecolis Tambieacuten se mencionan la mejora en

la regularidad de las menstruaciones y la atenuacioacuten de dolores en ge-

neral

Franz Anton Mesmer

La terapia magneacutetica con imanes permanentes alcanzoacute su mayor grado

de popularizacioacuten a finales del siglo XVIII en Francia con Franz Anton

Mesmer un meacutedico austriacuteaco precursor en los campos del psicoanaacutelisis

y del hipnotismo Mesmer habiacutea sido alumno de otro sacerdote jesuita

el padre Maximilian Hell quien realizaba ldquocuracionesrdquo a principios de

la deacutecada de 1770 aplicando a sus pacientes placas de acero magneti-

zado

En viacutesperas de la Revolucioacuten Francesa Mesmer inauguroacute en Pariacutes

un saloacuten de curaciones que atendiacutea a la nobleza e incluiacutea tratamientos

magneacuteticos Las curaciones se lograban tratando las ldquohellipdesviaciones

indeseables del magnetismo animal innato a los seres humanosrdquo Con el

tiempo Mesmer descubrioacute que obteniacutea los mismos resultados sin utili-

zar los imanes y postuloacute que el lsquomagnetismo animalrsquo inherente a todo

lo vivo era quien le permitiacutea corregir las anomaliacuteas del lsquoflujo magneacuteti-

corsquo en los enfermos

Uno de sus tratamientos consistiacutea en reunir a los pacientes en una

habitacioacuten oscura Vistiendo una tuacutenica dorada y una especie de varita

maacutegica en su mano los sentaba alrededor de una gran vasija que conte-

niacutea una disolucioacuten de productos quiacutemicos El magnetizador y sus ayu-

dantes todos varones miraban fijamente a los ojos de los pacientes les

hablaban y les frotaban diversas partes del cuerpo incluyendo los senos

de las mujeres mientras los pacientes se agarraban a unas barras de

hierro que sobresaliacutean de la disolucioacuten hasta que se alcanzaba un cierto

grado de exaltacioacuten De esta manera se curaban a diestra y siniestra

muchos aristoacutecratas principalmente mujeres joacutevenes

En 1785 cuatro antildeos antes del inicio de la Revolucioacuten Francesa los

principales meacutedicos de Pariacutes presionaron a Luis XVI para que tomara

154

cartas en el asunto quien hizo que la Academia Francesa de las Cien-

cias nombrara una comisioacuten para revisar los lsquotratamientosrsquo de Mesmer

La comisioacuten incluiacutea personalidades de renombre como el astroacutenomo

Jean Sylvain Bailly miembro de la Academia primer presidente de la

Asamblea Nacional durante la Revolucioacuten Francesa y posteriormente

Alcalde de Pariacutes el quiacutemico Antoine Lavoisier descubridor de la Ley

de Conservacioacuten de la Masa miembro de la Academia tambieacuten cono-

cido como el Padre de la Quiacutemica Moderna el meacutedico Joseph Ignace

Guillotin de sombriacutea celebridad hoy diacutea pero un meacutedico reconocido en

su eacutepoca y diputado a la Asamblea Nacional y Benjamiacuten Franklin

revolucionario norteamericano diplomaacutetico y experto en electricidad

inventor del pararrayos y los bifocales

La comisioacuten realizoacute lo que hoy se conoce como un elemental expe-

rimento de control aplicoacute el tratamiento magnetizador sin que los pa-

cientes lo supieran y no se produjeron las curaciones Se concluyoacute que

las curaciones si las habiacutea estaban solo en la mente de las personas que

las esperaban El informe elaborado desfavorable para las teoriacuteas de

Mesmer hizo que este perdiera raacutepidamente su prestigio y pasara el

resto de su vida en el olvido

La figura 71 muestra un dibujo de un perioacutedico parisino de la eacutepo-

ca Benjamiacuten Franklin aparece a la izquierda con los documentos que

declaran el magnetismo animal una farsa Arriba a la derecha Mesmer

con grandes orejas de burro es expulsado volando de la sala junto a su

seacutequito de asistentes Los maacutes maliciosos en Pariacutes acusaban a Mesmer

de ejecutar praacutecticas maacutegico-sexuales en su saloacuten de curaciones

Los reportes originales de las autoridades parisinas detallando las te-

rapias de Mesmer junto a muchas otras informaciones sobre falsos

expertos y tratamientos magneacuteticos aparecen en el libro de Charles

Mackay ldquoMemorias de Ilusiones Populares y la Locura de las Multitu-

desrdquo editado en 1841 Se encuentra accesible en

httpwwwfullbookscomMemoirs-of-Extraordinary-Popular-

Delusionsx3081html

155

Figura 71 Dibujo satiacuterico de un perioacutedico parisieacuten

de 1790 ridiculizando al magnetismo animal lsquoFran-

klin pone en fuga a los mesmeristasrsquo en lsquoEl magne-

tismo develadorsquo Biblioteca Nacional de Francia

Tractores de Perkins

Tambieacuten hacia finales del siglo XVIII el meacutedico Elisha Perkins de

Connecticut que alternaba el ejercicio de la medicina con el de comer-

cio de mulas recomendaba el uso de lsquotractores metaacutelicosrsquo para el tra-

tamiento de varias enfermedades en personas y caballos Los lsquotractoresrsquo

(punzones confeccionados de dos metales diferentes que en realidad no

teniacutean propiedades magneacuteticas) se utilizaban frotando suavemente el

aacuterea lesionada para ldquoextraer el fluido eleacutectrico nocivo que subyace en

la base del sufrimientordquo En 1776 justo al comienzo de la guerra de

independencia de Estados Unidos le habiacutea sido concedida una patente

bajo el tiacutetulo ldquoaparato metaacutelico de Perkins para la terapia del dolorrdquo

Algunos meacutedicos prominentes esceacutepticos de los resultados de Per-

kins repitieron sus experimentos utilizando piezas de madera talladas y

pintadas de forma que semejaran tractores Los resultados fueron exac-

tamente los mismos que los obtenidos con los tractores reales y fueron

publicados en el artiacuteculo ldquoDe la imaginacioacuten como causa y cura de

desoacuterdenes ejemplificada por tractores ficticiosrdquo En 1796 la Connec-

ticut Medical Society calificoacute a Perkins de farsante y lo expulsoacute de sus

filas por haber ldquorevivido las remanencias miserables del magnetismo

animalpredicando que el frotamiento curaraacute radicalmente los dolores

maacutes rebeldesrdquo Por regla general los periodistas no tardaban en satiri-

zar este tipo de fantasiacuteas terapeacuteuticas (figura 72)

Figura 72 Aplicacioacuten de los tractores de Perkins

Tomado de httpwwwhslvirginiaedu Publicado

por H Humphrey 27 St Jamess Street Londres

Nov 11 1801

Un artiacuteculo mucho maacutes reciente de EJ Engstrom publicado en el

Medizinhistorisches Journal 41(3-4) 2006 revela que entre 1780 y

1830 los meacutedicos de La Chariteacute uno de los principales hospitales de

Berliacuten realizaron ensayos cliacutenicos para comprobar la efectividad tera-

peacuteutica del magnetismo animal y mineral (la manera de designar en la

eacutepoca lo que hoy se conoce como magnetoterapia) Fundamentaacutendose

en los reportes meacutedicos e historias cliacutenicas Engstrom concluyoacute lo si-

guiente ldquoMientras que en 1790 la plausibilidad de las reivindicaciones

terapeacuteuticas del magnetismo animal demandaban la atencioacuten del cuerpo

meacutedico en 1830 las evidencias acumuladas sobre lo que se basaban

esas reivindicaciones habiacutean perdido su poder de persuasioacuten y fueron

relegadas al oscuro mundo de los farsantes y los charlatanesrdquo

157

Magnetoterapeutas contemporaacuteneos No obstante a pesar de la continuada descalificacioacuten de estos procedi-

mientos por parte de la comunidad cientiacutefica la terapia magneacutetica se

hizo bastante popular En los siglos siguientes devino en una forma de

curanderismo o charlataneriacutea distorsionada y muchas veces fraudulenta

A finales del siglo XIX era posible encontrar cataacutelogos de grandes tien-

das norteamericanas ofertando ropa y sombreros magneacuteticos (algunos

con maacutes de 700 imanes) para entrega por correo Los anuncios prome-

tiacutean que ldquohellipel magnetismo aplicado correctamente curaraacute cualquier

enfermedad curable independientemente de cuaacutel sea su causardquo (Ma-

cklis R Annals of Medicine 118(5) 376-383 1993)

Auacuten hoy diacutea es posible encontrar escritos donde se afirma que el

magnetismo es buenohellip praacutecticamente para todo Asiacute por ejemplo una

solicitud de patente de 1982 (S Maeshima Tokio) describe los benefi-

cios que proporciona el aparato disentildeado por eacutel como que es capaz de

ldquohellip conducir el magnetismo al cuerpo y con esto provocar una leve

estimulacioacuten de los nervios perifeacutericos y de las ceacutelulas tisulares Esto

debe aumentar la circulacioacuten de la sangre la excrecioacuten cutaacutenea y el

recambio efectos necesarios para la conservacioacuten de una buena salud

para la defensa contra las enfermedades y para la recuperacioacuten general

despueacutes de una severa enfermedadrdquo Aquiacute el engantildeo estaacute en la palabra

ldquodeberdquo es decir el solicitante supone que su invento es capaz de todo

lo que dicehellip que desde luego no puede demostrar

En el paacuterrafo anterior se pudiera escribir igualmente lsquodebersquo estimu-

lar los procesos que favorecen la formacioacuten de tumoreshelliprsquodebersquo esti-

mular la reproduccioacuten de las ceacutelulas cancerosas en fin lo que a usted

se le ocurra ya que no hay razoacuten alguna para que se estimulen uacutenica-

mente los procesos beneacuteficos para el organismo si es que efectivamen-

te se logra estimular alguno Lo uacutenico que ha cambiado en relacioacuten con

los escritos del siglo XVIII es la terminologiacutea utilizada maacutes acorde con

el estado actual de los conocimientos

El misticismo las exageraciones y las falsedades que acompantildearon

el uso del magnetismo en la medicina desde sus inicios de cierta forma

desestimularon por mucho tiempo el desarrollo de investigaciones cien-

tiacuteficas serias acerca de sus posibles efectos terapeacuteuticos Al avanzar el

siglo XX el intereacutes popular por la terapia magneacutetica habiacutea decaiacutedo y

158

hacia los antildeos 40 praacutecticamente no se publicaban artiacuteculos en las revis-

tas especializadas acerca de los efectos fisioloacutegicos de los campos

magnetostaacuteticos y electromagneacuteticos

Aunque actualmente es posible encontrar ofertas de imanes perma-

nentes en forma de diversos aditamentos terapeacuteuticos los estudios que

avalan la eficacia de esos tratamientos siguen sin aparecer Auacuten maacutes ni

siquiera hay indicios de cual pudiera ser el posible mecanismo de ac-

cioacuten de esos dispositivos Como el campo magneacutetico de los imanes no

variacutea con el tiempo no hay efectos eleacutectricos asociados ademaacutes la

intensidad de los campos aplicados es muy pequentildea para tener alguacuten

efecto directo sobre el organismo Analicemos pues brevemente las

propiedades reales de los campos magnetostaacuteticos

El campo magnetostaacutetico es conservativo Es conocido que un campo magnetostaacutetico no interacciona con las par-

tiacuteculas sin carga eleacutectrica Tampoco lo hace con las que tienen carga

eleacutectrica y estaacuten en reposo Solo puede hacerlo con las cargas o iones

en movimiento haciendo que su direccioacuten variacutee pero no su energiacutea

cineacutetica pues la fuerza de interaccioacuten es perpendicular al movimiento

en todo momento (en fiacutesica se resume esta propiedad diciendo que la

fuerza no hace trabajo)

Si se acerca un imaacuten al cuerpo humano puede que interaccione de

una manera diferente con los iones presentes en los tejidos haciendo

que su energiacutea potencial variacutee Pero al alejarlo la situacioacuten se revertiraacute

completamente Al regresar a la posicioacuten inicial el sistema tornaraacute

exactamente al estado energeacutetico que teniacutea en sus inicios sin que haya

ninguacuten cambio neto en la energiacutea (es por eso que el campo magnetostaacute-

tico es un campo conservativo la energiacutea del sistema se mantiene cons-

tante en un ciclo cerrado de movimiento) Luego no se puede conside-

rar que haya un traspaso de energiacutea del imaacuten al sujeto pues contradice

las leyes conocidas de la fiacutesica Si asiacute fuera los imanes se descargariacutean

como las bateriacuteas lo que no sucede (Los imanes de las bocinas de sus

equipos de audio y los de la puerta de su refrigerador no se lsquodescarganrsquo

nunca por mucho que trabajen)

Otro argumento contrario a la efectividad terapeacuteutica de los campos

magnetostaacuteticos es el siguiente los promotores de la aplicacioacuten de ven-

das magnetizadas para estimular los muacutesculos de los deportistas atribu-

yen los supuestos efectos a un incremento de la circulacioacuten local de la

sangre Sin embargo la evidencia cientiacutefica que apoya esta afirmacioacuten

es inexistente Vale la pena recordar que el flujo sanguiacuteneo depende de

factores tales como la diferencia de presioacuten en el sistema de vasos y de

sus diaacutemetros sometidos eacutestos a un fino control a traveacutes de mecanis-

mos muy complejos (hormonales nerviosos y sistemas locales de con-

trol) cuya influencia individual es muy difiacutecil de valorar

Ademaacutes todo intento de explicar un incremento en la circulacioacuten

mediante las fuerzas magneacuteticas que actuacutean sobre los iones cargados en

movimiento choca con la realidad de que esas fuerzas son demasiado

pequentildeas Se ha calculado que un imaacuten permanente tiacutepico capaz de

generar en la piel un campo magneacutetico de 25 mT origina un efecto en

los iones de la sangre millones de veces menor que el de la agitacioacuten

teacutermica que siempre se encuentra presente en cualquier objeto

Un argumento definitorio en contra de la supuesta estimulacioacuten local

de la circulacioacuten de la sangre es el siguiente los pacientes sometidos a

diagnoacutestico en equipos de resonancia magneacutetica se someten a campos

magneacuteticos de intensidad miles de veces mayores que el proporcionado

por cualquier imaacuten permanente Los estudios realizados sobre estos

pacientes nunca han mostrado efecto alguno en la circulacioacuten sanguiacute-

nea

Existen numerosas investigaciones que han fracasado en el empentildeo

de encontrar alguna relacioacuten entre la aplicacioacuten del campo magneacutetico y

la circulacioacuten de la sangre Tambieacuten se ha sentildealado que la sola presen-

cia de una venda alrededor de un muacutesculo sin ninguacuten aditamento mag-

netizante es suficiente para hacer variar su temperatura y ejercer un

efecto estimulante De manera que es posible afirmar sin lugar a dudas

que esa estimulacioacuten magneacutetica de la circulacioacuten no es maacutes que una

fantasiacutea ilusoria

Campo electromagneacutetico

Como se explicoacute en la seccioacuten anterior los campos magneacuteticos varia-

bles en el tiempo engendran campos eleacutectricos (y viceversa) de manera

que no es posible analizar los efectos magneacuteticos sin tomar en cuenta

los efectos eleacutectricos Ambos efectos estaraacuten siempre presentes en con-

junto en forma de radiacioacuten electromagneacutetica que se propaga en todas

direcciones a la velocidad de la luz

160

Descartando los rayos X analizados en el capiacutetulo 5 resulta uacutetil es-

tablecer una divisioacuten adicional entre los dos tipos de radiaciones maacutes

utilizadas en diversas terapias las microondas u ondas de radio de alta

frecuencia y los campos alternos de baja frecuencia

Microonda (300 MHz-3 GHz) El principal efecto de las microondas en los tejidos bioloacutegicos es la

generacioacuten de calor La diatermia se utiliza ampliamente para tratar el

dolor y la inflamacioacuten con irradiaciones de radiofrecuencias sobre la

zona afectada para elevar la temperatura La tendencia actual para tra-

tar algunos tipos de procesos inflamatorios es contraria se reduce la

temperatura con el objetivo de ralentizar o retardar las reacciones dantildei-

nas que tienen lugar en el proceso

Como la componente eleacutectrica de la radiacioacuten actuacutea directamente

sobre las cargas eleacutectricas puede inducir pequentildeas corrientes eleacutectricas

en los tejidos que generaraacuten calor por efecto Joule Tambieacuten habraacute otro

tipo de interaccioacuten la dieleacutectrica al inducir dipolos en las moleacuteculas no

polares o ejerciendo torques sobre las moleacuteculas polares Este meca-

nismo tambieacuten puede elevar la temperatura de los tejidos al incrementar

la agitacioacuten al nivel microscoacutepico pues la temperatura es justamente la

medida macroscoacutepica de esa agitacioacuten El proceso es enteramente simi-

lar al que tiene lugar en un horno de microondas

La induccioacuten generada por los campos eleacutectricos y el correspon-

diente calor disipado aumenta con la intensidad del campo aplicado y

con la rapidez de su variacioacuten en el tiempo Existe un rango bastante

amplio de frecuencias que producen estos efectos La frecuencia utili-

zada en la mayoriacutea de los equipos comerciales de microondas es de

unos 2 450 MHz regulada por convenios internacionales

Radiacioacuten de baja frecuencia

En la literatura meacutedica se denominan campos de baja frecuencia a los

de valor entre 20 y 100 Hz la frecuencia de la red comercial es 50 Hz

en Europa y 60 Hz en Ameacuterica Tambieacuten es usual encontrar campos

pulsantes que poseen una frecuencia algo mayor pero que no se apli-

can de forma continua sino por impulsos de corta duracioacuten Con ese

161

procedimiento se persigue el objetivo de dar tiempo a dispersar lo maacutes

posible el calor potencial generado por la radiacioacuten -si lo hubiere- ya

que en este caso no es el calor lo que interesa

Existe amplia evidencia de que la actividad eleacutectrica estaacute presente en

el cuerpo humano en todo momento Es posible medir los potenciales

causados por las corrientes en el corazoacuten (electrocardiograma) o en el

cerebro (electroencefalograma) Un hueso sometido a un esfuerzo me-

caacutenico tambieacuten puede generar diferencias de potencial (efecto piezo-

eleacutectrico) De manera que resulta muy racional suponer que la aplica-

cioacuten de una corriente eleacutectrica adecuada de baja intensidad podraacute afec-

tar los tejidos de alguna manera Esa corriente se puede aplicar direc-

tamente a traveacutes de contactos en la piel o indirectamente mediante un

campo electromagneacutetico de baja frecuencia que genera campos eleacutectri-

cos y corrientes en el interior del cuerpo La palabra lsquoadecuadarsquo es im-

portante los tejidos responden de muy diversa forma a diferentes sentildea-

les eleacutectricas en dependencia tanto del tejido particular considerado

como de la sentildeal aplicada Por tanto es imposible conocer de ante-

mano sin llevar a cabo ensayos cliacutenicos detallados si tal estiacutemulo seraacute

realmente beneacutefico o por el contrario dantildeino para el paciente Muchos

promotores de estos procedimientos simplemente no toman en cuenta

esta realidad

Breve historia de la terapia electromagneacutetica Las terapias electromagneacuteticas surgieron casi conjuntamente con el

inicio de las primeras redes eleacutectricas comerciales La figura 73 mues-

tra una paciente durante una aplicacioacuten del Theronoid producido en

Estados Unidos a partir de 1928 Consistiacutea en un enrollado toroidal de

alambre conductor de unos 50 cm de diaacutemetro con una caja adosada y

dos controles uno de apagadoencendido y otro de altabaja para regu-

lar la intensidad Disentildeado para aplicaciones caseras el paciente lo

conectaba a la corriente de su vivienda para autoaplicarse tratamientos

diarios de 3 a 5 minutos de duracioacuten Este no fue el primer dispositivo

con estas caracteriacutesticas pues con anterioridad se habiacutean patentado

otros similares para ser usados tanto en personas como animales hasta

en caballos La figura 74 se muestra una patente donde la bobina se

colocaba alrededor de todo el caballo parado en sus 4 patas

162

Figura 73 El Theronoid (Tomado de

httpwwwamericanartifactscomsmmaindexhtm)

Figura 74 Equipos para tratamientos electromagneacuteti-

cos Principios del siglo XX (Tomado de httpwww

americanartifactscomsmmaindexhtm)

Como casi siempre ocurre con estas terapias maravillosas los auto-

res afirmaban que el Theronoid podiacutea curar casi cualquier dolencia

desde el estrentildeimiento hasta la paraacutelisis En 1933 la Comisioacuten Federal

de Comercio de Estados Unidos prohibioacute la publicidad del Theronoid

como dispositivo terapeacuteutico por no encontrar que proporcionara bene-

ficio alguno a las personas (accesible en httpwwwamericanartifacts

comsmmaindexhtm)

En el presente existe una gran cantidad de literatura sobre el tema

Por ejemplo una revisioacuten del antildeo 2008 publicado por RHW Funk y

colaboradores del Instituto de Anatomiacutea de Dresden incluye alrededor

de 400 artiacuteculos dedicados al estudio de los efectos bioloacutegicos de la

radiacioacuten sobre ceacutelulas y tejidos El resumen no incluye otros muchos y

muy variados artiacuteculos que reportan los efectos de la radiacioacuten al apli-

carse directamente a las personas (a pesar de que quienes los aplican no

saben con certeza si los tratamientos seraacuten dantildeinos en alguacuten sentido o

no)

En las personas la radiacioacuten de baja frecuencia se ha aplicado al es-

tudio de los efectos en el aparato muacutesculo-esqueleacutetico en traumatolo-

giacutea reumatologiacutea y en enfermedades del aparato vascular La terapia

maacutes estudiada es la que se aplica a las fracturas oacuteseas tanto en personas 163

como animales Si bien el mecanismo no estaacute totalmente esclarecido

diversos autores reportan que la radiacioacuten estimula los procesos asocia-

dos a la formacioacuten del hueso y a la asimilacioacuten de implantes Se em-

plean frecuencias entre 20 y 100 Hz con intensidades del campo aplica-

do muy pequentildeas entre 05 y 8 mT y duracioacuten de hasta 30 minutos El

tratamiento puede prolongarse por diacuteas o meses aunque hay investiga-

dores que alegan que la regeneracioacuten del hueso pudiera ocurrir de ma-

nera indeseable Otros consideran que los beneficios no justifican su

relativamente alto uso cliacutenico en algunos lugares

En 1985 Watkins y otros reportaron que la aplicacioacuten a equinos de

campos electromagneacuteticos en defectos creados previamente mediante

cirugiacutea en la superficie del tendoacuten digital flexor causoacute un incremento

en la concentracioacuten de vasos sanguiacuteneos Pero la maduracioacuten del tejido

de reparacioacuten y la transformacioacuten del tipo de colaacutegeno (componentes

esenciales del proceso de recuperacioacuten del tendoacuten) fueron en realidad

retrasadas por el tratamiento

Un artiacuteculo muy documentado de EYS Chao y N Inoue basado

en ensayos con animales y publicado en 2003 titulado ldquoEstimulacioacuten

biofiacutesica de la reparacioacuten de huesos fracturados regeneracioacuten y remo-

delacioacutenrdquo concluye que ldquohellipsin conocer con precisioacuten el mecanismo

celular asociado a la respuesta de los tejidos a estas intervenciones

resultariacutea difiacutecil e inefectivo implementar una terapia apropiada acorde

a la prescripcioacuten cliacutenica precisardquo Maacutes adelante sentildeala ldquose requiere un

esfuerzo en este sentido para lograr la suficiencia en la aplicacioacuten cliacuteni-

cardquo

Al final de la publicacioacuten en un intercambio con los aacuterbitros los

propios autores advierten ldquohelliputilizar esta tecnologiacutea de forma indis-

criminada (sin prescripcioacuten y supervisioacuten apropiada) puede causar efec-

tos secundarios indeseados e incluso dantildeinosrdquo Un meta-anaacutelisis esta-

diacutestico posterior publicado en 2008 por Mollon et al reporta que en

ese momento auacuten existiacutea mucha incertidumbre acerca de la efectividad

de la estimulacioacuten electromagneacutetica cuando se aplica a las fracturas

Pero la radiacioacuten electromagneacutetica de baja frecuencia no solo se

aplica en los huesos Adicionalmente ha sido evaluada por diferentes

investigadores para el tratamiento de tejidos blandos tambieacuten en la

cabeza para supuestamente calmar los dolores o la ansiedad y en otras

partes del cuerpo con diversos fines Se fabrican equipos comerciales

en los que se puede introducir el torso completo de una persona (Figura

75)

Figura 75 Terapia con campos electromagneacuteticos de muy baja

frecuencia

En ciertos casos algunas investigaciones proporcionan evidencia de

que esta terapia pudiera ser de valor como en el caso de lesiones croacuteni-

cas y la regeneracioacuten neuronal Sin embargo otros no han podido en-

contrar ninguacuten efecto en la curacioacuten de los tejidos y es bastante usual

encontrar reportes contradictorios Quienes critican estas teacutecnicas ale-

gan que muchos de los experimentos que aparecen en la literatura han

sido mal disentildeados o no ha habido comparacioacuten con grupos de control

para confirmar los resultados Otros apuntan que los campos eleacutectricos

inducidos a tan bajas frecuencias son mucho menores a los que por

naturaleza existen en las membranas bioloacutegicas por lo que resulta muy

cuestionable la efectividad del tratamiento

A partir de los estudios realizados en ceacutelulas se ha estimado que la

intensidad de un campo magneacutetico de frecuencia industrial (50-60 Hz)

debe ser superior a 05 mT para inducir corrientes eleacutectricas de una

magnitud similar a las que se presentan de forma natural en el cuerpo

humano

En general aunque usualmente se reconoce la eficacia de algunos de

estos tratamientos tambieacuten existe el sentimiento bastante generalizado

entre la comunidad cientiacutefica de que auacuten queda mucho por estudiar para

lograr optimizar paraacutemetros tales como las caracteriacutesticas de la sentildeal

aplicada -intensidad frecuencia forma de la onda- el tiempo de aplica-

cioacuten y la duracioacuten del tratamiento A la par se necesitan estudios deta-

llados que permitan descartar la aparicioacuten de dantildeos colaterales

Reportes negativos

La radiacioacuten a baja frecuencia y baja intensidad no parece tener efectos

perjudiciales inmediatos pero siacute a largo plazo Un reporte bastante 165

completo de la Universidad de Washington en 2004 firmado por H Lai

y NP Singh indica que ldquohellip ratas expuestas a campos sinusoidales de

60 Hz por dos horas a intensidades de 01-05 mT mostraron incre-

mento de la rotura de cadenas simples y dobles de ADN en las ceacutelulas

del cerebrordquo y un artiacuteculo review de 2014 realizado por el Bioinitiative

Working Group de la Universidad de Washington reporta afectaciones

geneacuteticas en ceacutelulas expuestas a radiaciones de muy baja frecuencia en

el 83 de los casos

Estos resultados debieran indicarle a los terapeutas magneacuteticos con-

temporaacuteneos no aplicar a los sujetos campos de baja frecuencia de for-

ma recurrente al menos hasta tener mayor informacioacuten sobre el tema

Por una parte no hay beneficios demostrados mediante ensayos cliacutenicos

rigurosos y por la otra existe la posibilidad concreta de efectos perju-

diciales a largo plazo Aplicar estas radiaciones en la regioacuten abdominal

podriacutea acarrear afectaciones en el ADN de oacutevulos y espermatozoides

Como son entidades unicelulares se incrementariacutea asiacute la probabilidad

de que el paciente llegue a procrear fetos viables pero con alguna ano-

maliacutea geneacutetica que no seraacute detectada hasta mucho despueacutes

Otros lsquotratamientosrsquo son estafas bien organizadas En febrero de

2007 en una accioacuten combinada con Meacutexico y Canadaacute la Comisioacuten

Federal de Comercio de EEUU (Federal Trade Commision FTC)

presentoacute una demanda contra la empresa canadiense lsquoZoetron therapyrsquo

alegando la inefectividad de su terapia electromagneacutetica contra el caacuten-

cer La misma se basaba en la aplicacioacuten de campos magneacuteticos pulsan-

tes para eliminar las ceacutelulas cancerosas La Zoetron cobraba de 15 000

a 20 000 USD a los pacientes norteamericanos que despueacutes debiacutean

trasladarse por su cuenta a Meacutexico Durante la accioacuten combinada las

autoridades mexicanas clausuraron la cliacutenica en Tijuana donde se efec-

tuaban los tratamientos Finalmente la Zoetron llegoacute a un acuerdo con

la FTC en el que la empresa se comprometiacutea a no intentar nuevamente

un lsquonegociorsquo anaacutelogo a cuenta de la suspensioacuten de una multa de 7 650

000 USD basada esencialmente en su imposibilidad de cubrirla

En septiembre de 2013 la Food and Drug Administration (FDA) de

ese mismo paiacutes envioacute una carta de advertencia de delito a la empresa

israelita Curatronic Ltd por comercializar en los EEUU equipos gene-

radores de radiacioacuten electromagneacutetica capaces seguacuten sus promotores

de lsquoreeducarrsquo los muacutesculos para prevenir infartos incrementar la

166

circulacioacuten y retardar o prevenir la atrofia (Documento accesible en

httpwwwfdagovicecienforcementactionswarningletters2013ucm

335343htm)

Estos ejemplos indican que como regla cualquier supuesto tratamiento

electromagneacutetico se debe verificar a partir de la literatura cientiacutefica y

no soacutelo por lo que promueven los sitios comerciales

No obstante no todos los tratamientos propuestos en la literatura

son espurios Los hay efectivos o al menos reconocidos como tales

pero muy contados Un ejemplo es el siguiente la FDA aproboacute en

enero de 2013 un tratamiento dirigido a adultos con desordenes depre-

sivos que no alcanzan una mejoriacutea significativa con tratamientos con-

vencionales anti-depresivos La terapia emplea radiaciones electromag-

neacuteticas de baja frecuencia (1-10 kHz) (Documento accesible en

httpwwwaccessdatafdagovcdrh_docspdf12k122288pdf)

Nanomagnetismo y medicina

A principios de este siglo comenzaron a aparecer con cierta frecuencia

en las revistas cientiacuteficas especializadas artiacuteculos que relacionan la

nanotecnologiacutea con el magnetismo y la medicina A partir de ese mo-

mento la cantidad de artiacuteculos se ha ido incrementando en forma soste-

nida Una revisioacuten publicada en 2009 por Pankhust lista maacutes de 110

artiacuteculos que se pueden agrupar en diversas vertientes seguacuten el tema

especiacutefico a que estaacuten dedicados Ademaacutes de las nanopartiacuteculas mag-

neacuteticas que se emplean para realzar el contraste de las imaacutegenes de

resonancia magneacutetica se destacan las siguientes aplicaciones del

nanomagnetismo

1 Separacioacuten magneacutetica de ceacutelulas u otras entidades bioloacutegicas

2 Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

3 Meacutetodos de radiofrecuencia para desintegrar tumores por hiper-

termia

Separacioacuten magneacutetica Esta teacutecnica emplea nanopartiacuteculas compatibles con la entidad bioloacutegi-

ca deseada para lsquomarcarlasrsquo con alguna sustancia magneacutetica Tras ser

marcadas se separan de las restantes mediante alguacuten dispositivo de se-

paracioacuten magneacutetica Tal dispositivo puede ser algo tan sencillo como

un tubo de ensayo al cual se aplica un imaacuten permanente para causar la

segregacioacuten de las partiacuteculas magneacuteticas fuera del fluido portador Una

vez segregadas es faacutecil eliminar el resto del liacutequido Desde luego exis-

ten meacutetodos mucho maacutes raacutepidos y sofisticados

Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

La desventaja principal de la mayoriacutea de las quimioterapias es que no

son especiacuteficas El faacutermaco se aplica por viacutea intravenosa y se dispersa

en todo el organismo atacando tanto al tumor como a las ceacutelulas sanas

causando efectos secundarios indeseables Si los faacutermacos pudieran

colocarse en el lugar especiacutefico donde se necesitan se podriacutean utilizar

con mayor efectividad y con menos peligro de dantildear las ceacutelulas sanas

Asiacute seriacutea posible reducir tanto los efectos secundarios como la cantidad

empleada de medicamento

El procedimiento magneacutetico propuesto desde finales de los antildeos 70

para tratar tumores cancerosos consiste en unir alguacuten producto toacutexico

para las ceacutelulas (citotoacutexico) con una nanopartiacutecula magneacutetica biocom-

patible La partiacutecula resultante se mezcla con un liacutequido portador ade-

cuado que puede ser agua o alguacuten solvente orgaacutenico para formar un

ferrofluido con las partiacuteculas complejas en suspensioacuten en el liacutequido

Usualmente se antildeade alguacuten estabilizador como el aacutecido oleico o el aacuteci-

do ciacutetrico para prevenir la aglomeracioacuten de las partiacuteculas

El tratamiento consiste en inyectar el fluido en el sistema circulato-

rio a la vez que se aplica un campo magneacutetico externo en la regioacuten del

cuerpo donde se desea concentrar el citotoacutexico La intensidad del cam-

po debe variar fuertemente con la distancia pues la fuerza magneacutetica

actuando sobre las partiacuteculas no es proporcional a la intensidad del

campo externo sino a su gradiente es decir a cuaacuten raacutepido variacutea esa

intensidad con la distancia Una vez que el complejo citotoacutexico-

nanopartiacutecula se concentra en el tumor el primero se libera mediante

cambios en la actividad enzimaacutetica en la acidez (pH) o en la temperatu-

ra

Existen muchos factores que influyen en el resultado final del pro-

cedimiento entre ellos el flujo sanguiacuteneo la concentracioacuten del ferro-

fluido el grosor de los tejidos la distancia hasta el origen del campo

168

magneacutetico la reversibilidad del enlace citotoacutexico-nanopartiacutecula y el

volumen del tumor

Desintegracioacuten de tumores por calentamiento local (hipertermia)

Los primeros intentos datan de 1957 cuando Gilchrist y colaboradores

impregnaron tejidos con partiacuteculas de maghemita (γ-Fe2O3) de tamantildeo

entre 20 y 100 nm para luego exponerlos a radiaciones electromagneacuteti-

cas de frecuencia 12 MHz El procedimiento actual no ha variado mu-

cho Las partiacuteculas se conducen hasta el tumor de manera similar al

meacutetodo descrito anteriormente y se aplica radiacioacuten electromagneacutetica

externa de frecuencia adecuada para lograr el calentamiento de las par-

tiacuteculas y el incremento de la temperatura del tumor Si la temperatura

se logra mantener frac12 hora o maacutes por encima del umbral terapeacuteutico de

los 42 ordmC el tumor seraacute destruido

En la praacutectica este meacutetodo ha estado muy restringido porque resul-

ta difiacutecil no dantildear los tejidos sanos adyacentes durante el calentamiento

No obstante en 2007 se reportaron los primeros estudios cliacutenicos en

humanos en el hospital La Chariteacute de Berliacuten realizados en un grupo de

14 pacientes con caacutencer en el cerebro Las nanopartiacuteculas se inyectaron

directamente en el tumor y la radiacioacuten aplicada fue de 100 kHz (J

Neuro-Oncol 2007 81 53-60) El proceso se controloacute de manera con-

tinua mediante imaacutegenes por resonancia magneacutetica En junio de 2010

la compantildeiacutea alemana Mag Force Nanotechnologies AG recibioacute la apro-

bacioacuten para comercializar su terapia Nano Caacutencer que combina el uso

de nanopartiacuteculas de oacutexido de hierro con la aplicacioacuten de radiacioacuten de

alta frecuencia en pacientes con glioblastoma multiforme (GBM) el

tumor cerebral maacutes comuacuten y maligno que se conoce Los fabricantes

afirman que su teacutecnica afecta solamente al tumor y que los tejidos sanos

adyacentes no se afectan (httpwwwmagforcedeenglishproducts

nano-cancer-therapyhtml)

iquestTratamiento magneacutetico contra el dolor Tanto los campos electromagneacuteticos como los magnetostaacuteticos son

propuestos actualmente por muchos comerciantes como uacutetiles para

aliviar el dolor En particular la idea de que sea posible reducir el dolor

con solo aplicar sobre la parte afectada un imaacuten permanente sin utilizar

aparatos complejos ni ingerir medicamentos resulta muy seductora De

ser cierta resultariacutea ideal tendriacuteamos un meacutetodo que praacutecticamente no

causa molestias no produce efectos colaterales y no cuesta dinero si se

exceptuacutea la inversioacuten inicial (un imaacuten se puede adquirir incluso de la

bocina de un equipo de radio desechado de un disco duro dantildeado o de

la puerta de un refrigerador inservible) Por si esto fuera poco el trata-

miento mediante un agente intangible e invisible como el campo mag-

neacutetico posee un aura de misterio que para muchas personas presenta un

atractivo adicional

Sin embargo no se tiene idea del posible mecanismo mediante el

cual el campo magneacutetico ya bien sea estaacutetico o variable en el tiempo

pudiera producir estos efectos Si verdaderamente el campo magneacutetico

estaacutetico fuera efectivo para aliviar el dolor no se podriacutea considerar que

el efecto esteacute asociado a una disminucioacuten de la conductividad eleacutectrica

de los nervios Hay caacutelculos que demuestran que para disminuir la con-

ductividad nerviosa en 10 se necesitan campos miles de veces maacutes

intensos que los que proporciona el imaacuten permanente maacutes potente

A veces se afirma que la aplicacioacuten de imanes es efectiva para ali-

viar siacutentomas como dolores musculares en el cuello y los hombros

aunque otros les atribuyen maacutes bien un efecto psicoloacutegico que de otro

tipo sobre el paciente En el caso que la aplicacioacuten va acompantildeada de

masajes no se han encontrado diferencias decisivas entre el empleo del

masaje y el campo magneacutetico aplicado o sin eacutel Otros estudios han dado

por resultado que la aplicacioacuten de collares o almohadillas magneacuteticas

no tiene efecto alguno sobre estos dolores Algo similar ocurre con las

supuestas aplicaciones en veterinaria No se encuentran estudios debi-

damente comprobados que demuestren que la terapia magnetostaacutetica

sea uacutetil en el tratamiento de dolencias animales Una revisioacuten de revis-

tas meacutedicas y veterinarias de 1998 con 65 referencias no logroacute encon-

trar ninguna evidencia definitiva a favor de los campos magneacuteticos

estaacuteticos (Ramey DW 1998)

En cuanto a los campos electromagneacuteticos algunos estudios realiza-

dos sobre el efecto de los campos de baja frecuencia y baja intensidad

para aliviar el dolor han proporcionado resultados aparentemente satis-

factorios (por ejemplo ver Annals of Surgery March 2012 - Volume

255 - Issue 3 - p 457ndash467) Otras referencias indican que esta terapia

pudiera resultar uacutetil para aliviar el dolor en el tratamiento de la osteoar-

tritis de la rodilla y la cervical en dolores persistentes en el cuello y en

170

el tratamiento de mujeres con dolores croacutenicos en la pelvis Sin embar-

go en otros casos como el de la artritis en el hombro no se han obser-

vado mejoriacuteas Los tratamientos en animales parecen ser menos efecti-

vos que en las personas aunque no nulos

Una posible explicacioacuten (no demostrada) para este comportamiento

seriacutea considerar que el tratamiento electromagneacutetico es capaz de afectar

la produccioacuten de sustancias quiacutemicas endoacutegenas ie generadas por el

organismo capaces de regular la transmisioacuten del dolor A mediados de

la deacutecada de 1970 se demostroacute que muchas fibras que inhiben la trans-

misioacuten del dolor en la meacutedula espinal liberan un neurotransmisor de-

nominado encefalina y que algunas aacutereas del cerebro que procesan los

mensajes de dolor producen otras sustancias quiacutemicas inhibidoras lla-

madas endorfinas

Las investigaciones que se llevan a cabo en la actualidad en otros

campos sobre los mecanismos del dolor involucran gran cantidad de

ensayos cliacutenicos y miles de pacientes Por ejemplo se ha sugerido

cierta relacioacuten entre la acupuntura y la liberacioacuten de endorfinas en el

organismo y algunos neurofisioacutelogos opinan que las agujas podriacutean

desencadenar la liberacioacuten de estas sustancias -lo que tampoco ha sido

demostrado- Un meta-anaacutelisis estadiacutestico que resume los resultados

de muchos ensayos cliacutenicos previos titulado ldquoAcupuncture Treatment

for Pain Systematic Review of Randomised Clinical Trials with Acu-

puncture Placebo Acupuncture and No Acupuncture Groupsrdquo publi-

cado en el British Medical Journal (BMJ 2009 338 a3115) arrojoacute las

siguientes conclusiones en una poblacioacuten total de 3 025 sujetos al com-

parar los resultados de la acupuntura contra un placebo ldquohellipse encontroacute

un pequentildeo efecto analgeacutesico que aparentemente posee poca relevancia

cliacutenica y no puede ser claramente separado de la predisposicioacuten de los

practicantesrdquo -el meacutetodo doble ciego no se aplicoacute en ninguacuten caso- ldquoNo

estaacute claro si las agujas en los puntos de acupuntura o en cualquier sitio

reducen el dolor de manera independiente del impacto psicoloacutegico del

ritual del tratamientordquo

No fue posible encontrar estudios similares al anterior empleando

campos electromagneacuteticos en vez de agujas Por otra parte como se

dijo antes muchos ensayos cliacutenicos no toman en cuenta la remisioacuten

espontaacutenea de los siacutentomas que tiene lugar en muchas dolencias tam-

poco consideran el efecto placebo Este uacuteltimo consiste en que no po-

cas personas alegan sentir mejoriacutea cuando se someten a alguacuten proce-

dimiento ineficaz o se les suministra alguna sustancia inerte -el place-

bo- bajo la falsa pretensioacuten de ser un medicamento que aliviaraacute su do-

lencia (ver capiacutetulo 8)

iquestSon dantildeinos los campos magneacuteticos

Fuentes natural y artificial Vivimos sumergidos en un mar de ondas electromagneacuteticas de baja

intensidad que barren un amplio espectro de frecuencias Ondas de la

frecuencia de la red comercial de radio televisioacuten y microondas

atraviesan nuestros cuerpos continuamente todos los diacuteas y cada

segundo de cada diacutea mientras comemos dormimos nos bantildeamos o

nos sentamos frente al televisor Estas ondas son generadas por las

redes o tendidos eleacutectricos los radares las redes de comunicacioacuten de

todo tipo y algunos equipos industriales o del hogar como los televi-

sores los hornos de microondas las cocinas de induccioacuten y los teleacute-

fonos celulares Pero hay una gran diferencia entre los efectos causa-

dos por la radiacioacuten de alta intensidad y la de baja intensidad A partir

de cierta intensidad la radiacioacuten puede llegar a ser muy dantildeina por

debajo de cierto valor resulta totalmente inocua De aquiacute que cuando

se habla de los efectos de la radiacioacuten electromagneacutetica resulta indis-

pensable establecer con suma precisioacuten los liacutemites de intensidad y el

intervalo de frecuencias de que se habla

La radiacioacuten proveniente de fuentes naturales es de muy baja in-

tensidad mucho menor que la generada por las fuentes creadas por el

hombre En la superficie terrestre en el intervalo de 1 MHz a 10

GHz su intensidad es menor de 000001 wattm2 La proveniente de

fuentes artificiales se puede originar tanto en la comunidad como en

las viviendas o los puestos de trabajo

En la comunidad

La mayor parte de esta radiacioacuten se origina en las antenas emisoras de

radio TV y otros equipos de telecomunicaciones Su valor es en

promedio inferior a la que proviene de los aparatos de radio o televi-

sioacuten en el hogar Seguacuten estudios realizados los niveles promedio de

radiacioacuten en las grandes ciudades se situacutea en torno a los 000005

wm2 y solo 1 de la poblacioacuten se halla expuesto a intensidades 172

superiores a 01 wm2 Obviamente en las locaciones ubicadas en las

inmediaciones de transmisores de gran potencia o sistemas de radar

se pueden registrar niveles maacutes elevados

En las viviendas

Aquiacute las fuentes de radiacioacuten incluyen los hornos de microondas las

cocinas de induccioacuten los teleacutefonos moacuteviles y celulares los dispositi-

vos de alarma antirrobo y los televisores Los hornos de microondas

que en principio podriacutean originar niveles de radiofrecuencias muy

elevados estaacuten sujetos a normas estrictas que limitan las fugas de

radiacioacuten No ocurre asiacute con las cocinas de induccioacuten para las que no

existen normas internacionales a pesar de son capaces de dispersar

niveles importantes de radiacioacuten en todas direcciones Con la excep-

cioacuten de las cocinas de induccioacuten el nivel baacutesico de radiacioacuten de los

aparatos electrodomeacutesticos es bajo en general de unas cuantas dece-

nas de microwatt por metro cuadrado (μwm2)

Puesto de trabajo

Existen procesos industriales que utilizan radiacioacuten electromagneacutetica

de gran intensidad como por ejemplo los calentadores dieleacutectricos

empleados para laminacioacuten de maderas y sellado de plaacutesticos los

calentadores por corrientes de induccioacuten los hornos de microondas

para uso industrial los equipos de diatermia para tratar el dolor y los

aparatos de electrocirugiacutea para cortar y soldar tejidos Siempre existe

la posibilidad de que el personal que trabaja con esos sistemas sufra

una exposicioacuten excesiva especialmente en las actividades relaciona-

das con el calentamiento o sellado industrial mediante radiofrecuen-

cias o con el manejo de unidades de diatermia La intensidad de la

radiacioacuten en las proximidades del equipo utilizado puede ser superior

a varias decenas de wattm2

Efecto bioloacutegico

A diferencia de la radiacioacuten UV que causa la fotodegradacioacuten de la

piel o los rayos X y gamma capaces de ionizar aacutetomos y moleacuteculas

las microondas no causan ionizacioacuten Es por eso que durante mucho

tiempo ha existido la creencia de que solo son perjudiciales en inten-

sidades muy elevadas produciendo quemaduras cataratas o esterili-

dad temporal Sin embargo con la proliferacioacuten de dispositivos que al

funcionar generan este tipo de radiacioacuten cada diacutea hay maacutes personas

preocupadas por estudiar de manera rigurosa las posibles consecuen-

cias de una exposicioacuten prolongada a baja intensidad

Se produce un efecto bioloacutegico cuando la exposicioacuten a la radia-

cioacuten origina alguacuten cambio fisioloacutegico perceptible o detectable en

animales o vegetales El efecto puede ser perjudicial para la salud o

no Seraacute perjudicial cuando sobrepase la capacidad normal de com-

pensacioacuten del organismo y deacute origen a alguacuten proceso patoloacutegico

Aunque ocurra alguacuten efecto bioloacutegico este puede ser inocuo e inclu-

so beneacutefico Asiacute como se comentoacute anteriormente la produccioacuten de

vitamina D por el organismo en respuesta a la radiacioacuten solar en la

piel es provechosa Tambieacuten lo es el incremento del riego sanguiacuteneo

cutaacuteneo en respuesta a un ligero calentamiento producido por la luz

solar directa que proporciona una sensacioacuten caacutelida en un diacutea friacuteo Sin

embargo otros efectos como las quemaduras solares o la fotodegra-

dacioacuten y el caacutencer de piel resultan perjudiciales

Investigacioacuten cliacutenica

Se han realizado un gran nuacutemero de estudios acerca de la exposicioacuten de

las personas a la radiacioacuten electromagneacutetica Tratan principalmente

sobre la incidencia en el caacutencer de nintildeos y adultos ya que en ocasiones

algunos investigadores han encontrado correlaciones que sugieren un

incremento del riesgo de contraer leucemia en trabajadores expuestos a

niveles altos Sin embargo no se ha encontrado esta correlacioacuten en

estudios posteriores aunque los trabajadores hayan sido expuestos a

muy altos niveles de radiacioacuten y existen dudas de si los resultados an-

teriores se debiacutean efectivamente a los campos electromagneacuteticos o a

alguacuten otro agente como por ejemplo a la presencia de agentes quiacutemi-

cos tambieacuten relacionados con el trabajo de los obreros

Tampoco se han encontrado evidencias decisivas en investigaciones

epidemioloacutegicas realizadas en sectores residenciales para detectar la

posible influencia de los campos electromagneacuteticos en la incidencia de

caacutencer en los nintildeos Estas investigaciones son muy complejas Deben

tomar en cuenta paraacutemetros como la distancia de la vivienda hasta las

liacuteneas de alta tensioacuten y la presencia de otros emisores en las cercaniacuteas

incluyendo los equipos electrodomeacutesticos

La consecuencia maacutes importante de la exposicioacuten a la radiacioacuten

con frecuencias superiores a 1 MHz y menores de 10 GHz es el ca-

lentamiento que causa en los tejidos al desplazar iones y moleacuteculas a

traveacutes del medio que los rodea Incluso a niveles muy bajos de inten-

sidad la energiacutea de las radiofrecuencias produce pequentildeas cantidades

de calor que son absorbidas por los procesos termorreguladores nor-

males del organismo sin que el individuo lo perciba Si la fuente de

radiacioacuten es intensa y amplia puede hacer que aumente la temperatu-

ra del cuerpo el flujo sanguiacuteneo y la sudoracioacuten

Resultados experimentales muestran que la exposicioacuten a la radia-

cioacuten de intensidad que no llega a producir calentamiento puede alterar

la actividad eleacutectrica del cerebro en gatos y conejos al modificar la

movilidad de los iones Este efecto se ha verificado en tejidos y ceacutelu-

las aisladas Otros estudios sugieren que la accioacuten de la radiacioacuten

cambia el ritmo de proliferacioacuten de las ceacutelulas altera la actividad de

ciertas enzimas o afecta al ADN celular Sin embargo esos efectos no

estaacuten totalmente demostrados ni sus consecuencias para la salud

humana se conocen lo suficiente como para restringir por ese motivo

los liacutemites permisibles de exposicioacuten por debajo de los ya existentes

Un artiacuteculo resumen de la literatura publicado por DA McNamee y

colaboradores sobre los efectos cardiovasculares de los campos elec-

tromagneacuteticos de baja frecuencia en el International Archives of Occu-

pational and Environmental Health en 2009 concluye lo siguiente ldquoLos

efectos de la exposicioacuten a los campos electromagneacuteticos de frecuencia

extremadamente baja sobre los paraacutemetros cardiovasculareshellip estaacuten

indeterminadosrdquo

Estudios epidemioloacutegicos han analizado los valores de la radiacioacuten

en los lugares de trabajo y su efecto sobre las variaciones en la frecuen-

cia cardiacuteaca para tratar de predecir ciertas patologiacuteas cardiovasculares

Otros estudios de laboratorio se han enfocado en indicadores macrocir-

culatorios como la frecuencia del pulso variabilidad y presioacuten sanguiacute-

nea Sin embargo los intentos de reproducir los resultados de estos

estudios no han sido exitosos el disentildeo de los experimentos la pequentildea

cantidad de sujetos y las variables confusas han obstaculizado el pro-

greso hasta el momento

179

Teleacutefono celular y caacutencer

En 2009 el Instituto del Caacutencer de la Universidad de Pittsburg emitioacute

un comunicado alertando sobre los teleacutefonos celulares y su posible

relacioacuten con el caacutencer del cerebro Entre las 10 medidas propuestas la

principal aconseja evitar al maacuteximo su uso por los nintildeos quienes se

consideran especialmente vulnerables por poseer un cerebro en desarro-

llo auacuten no formado totalmente

Firmado por un Comiteacute Internacional de Expertos el comunicado no

afirma que existan evidencias categoacutericas de que los celulares son peli-

grosos para nintildeos o adultos sino que hay indicios que sugieren la con-

veniencia de limitar su uso hasta que se alcancen conclusiones definiti-

vas al respecto Otras recomendaciones del Comiteacute son alejar el celular

mientras se duerme (dirigido principalmente a las gestantes) no usarlo

en autobuses u otros lugares donde numerosas personas puedan ser

expuestas a las radiaciones y no entablar conversaciones prolongadas

Las recomendaciones son igualmente vaacutelidas para cualquier teleacutefono

moacutevil o inalaacutembrico Autoridades de la India Francia e Inglaterra tam-

bieacuten hicieron suyas la advertencia relativa a los nintildeos emitiendo alertas

al respecto

El tema de los celulares y el caacutencer ha sido muy debatido desde sus

mismos inicios pues aunque el celular transmite a muy baja intensidad

la cercaniacutea de la antena emisora a la cabeza hace que el usuario absorba

cantidades significativas de radiacioacuten en una regioacuten muy sensible de su

cuerpo

Ya en mayo de 1993 David Reynard de La Florida establecioacute una

demanda contra la NEC Corporation argumentando que el tumor cere-

bral de su esposa fue causado por las radiaciones de su celular El caso

fue desestimado en los tribunales por falta de evidencias En otro litigio

en el 2000 el doctor Chris Newman neuroacutelogo de Baltimore demandoacute

a varias compantildeiacuteas de teleacutefonos convencido de que su haacutebito de usar el

celular durante 9 antildeos causoacute el caacutencer en su cerebro Seguacuten los meacutedicos

de Newman el tumor se localizoacute ldquoen la posicioacuten anatoacutemica exacta don-

de la radiacioacuten del teleacutefono incidiacutea sobre su craacuteneordquo La demanda fue

finalmente rechazada por una corte de apelaciones en 2003 tambieacuten

por falta de evidencias

De las investigaciones publicadas sobre el tema la maacutes completa

aparecioacute en 2006 en el Journal of the National Cancer Institute de

Estados Unidos Se analizaron 420 000 usuarios daneses sin encontrar

un incremento del riesgo de caacutencer Miles de ellos habiacutean utilizado el

celular por maacutes de 10 antildeos Un estudio similar publicado ese antildeo en la

Universidad de Utah referido en este caso a varios miles de pacientes

con tumores en el cerebro aportoacute iguales resultados Otro estudio fran-

ceacutes de 2007 llegoacute a la misma conclusioacuten aunque en este caso se sentildealoacute

la ldquoposibilidad de un incremento de riesgo entre los usuarios maacutes adic-

tosrdquo pendiente de verificar en investigaciones posteriores Y en cuanto

a si es cierto o no que los nintildeos absorben maacutes radiacioacuten en el cerebro

que los adultos en un amplio resumen publicado en 2005 solo aparecen

3 investigaciones reportando una mayor absorcioacuten en cabezas peque-

ntildeas mientras que en otras 10 no se encontraron diferencias entre adul-

tos y nintildeos

De hecho hasta el momento el uacutenico problema de salud que puede

asociarse al uso de estos teleacutefonos es el incremento de accidentes de

traacutensito causados por la distraccioacuten de los choferes que los usan y con-

ducen a la vez No obstante hay quienes no se arriesgan y se atienen a

aquello de lsquomaacutes vale precaverrsquo Devra Lee Davis directora del Centro

de Oncologiacutea Ambiental de la Universidad de Pittsburg una de las

promotoras del alerta sobre los celulares y los nintildeos ha expresado su

punto de vista al respecto ldquoEl problema consiste en si usted desea o no

jugar a la ruleta rusa con su cerebro No seacute si los celulares son peligro-

sos Pero tampoco seacute que sean totalmente segurosrdquo

Normas de seguridad

Existen normas internacionales para garantizar que los equipos emiso-

res de radiofrecuencias no dantildeen a las personas y que su uso no interfie-

ra con el de otros equipos

La Comisioacuten Internacional de Proteccioacuten contra las Radiaciones No

Ionizantes (International Comission on Non Ionizing Radiation Protec-

tion ICNIRP) organizacioacuten no gubernamental reconocida por la Orga-

nizacioacuten Mundial de la Salud ha establecido liacutemites admisibles para la

exposicioacuten a campos de radiofrecuencias Las directrices de la ICNIRP

se prepararon sobre la base del examen colegiado de todas las publica-

ciones cientiacuteficas incluidas las relativas a los efectos teacutermicos y no

teacutermicos Las normas se cimentan en la evaluacioacuten de los efectos bioloacute-

gicos que tienen consecuencias demostradas para la salud y estaacuten suje-

tas a cambios a medida que avanza la investigacioacuten y el conocimiento

sobre estos temas Los niveles de radiacioacuten observados normalmente en

el entorno habitual se encuentran actualmente muy por debajo de los

liacutemites admisibles de radiacioacuten de la ICNIRP

Los niveles seguros de exposicioacuten a la radiacioacuten electromagneacutetica

tambieacuten se encuentran reglamentados por normas nacionales en la ma-

yoriacutea de los paiacuteses La profundidad de penetracioacuten de la radiacioacuten en el

tejido depende de la frecuencia y es mayor para las frecuencias maacutes

bajas por lo que los niveles de exposicioacuten permisibles variacutean mucho

con la frecuencia Para 50 y 60 Hz las recomendaciones a exposiciones

de corta duracioacuten variacutean entre 10-30 kVm para los campos eleacutectricos y

1-5 mT para los magneacuteticos Para exposiciones de larga duracioacuten (24

horas) los valores liacutemites permisibles son mucho menores de 5-10

kVm y 01- 05 mT (Documento NTP 234 del Instituto de Seguridad e

Higiene del Trabajo Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales Espantildea

en httpwwwmtasesinshtindexhtm)

Si la persona es sometida a valores muy intensos de radiacioacuten se

pueden producir dolores de cabeza naacuteuseas atontamiento y even-

tualmente un colapso circulatorio y la peacuterdida de la termorregulacioacuten

del cuerpo llegando a ser fatal en casos extremos

La absorcioacuten de energiacutea se determina como un coeficiente de ab-

sorcioacuten especiacutefica en una masa tisular especiacutefica se mide en watt por

kilogramo (wkg) Para que se produzcan efectos perjudiciales se

requiere un coeficiente de absorcioacuten igual o mayor a 4 wkg Esos

niveles de energiacutea se pueden encontrar a la distancia de algunas dece-

nas de metros de antenas potentes de frecuencia modulada pero que

usualmente estaacuten situadas en zonas inaccesibles en el extremo de

altas torres No obstante las personas que trabajan en los sectores de

la radiodifusioacuten transporte y comunicaciones pueden estar expuestas

a campos de intensidad elevada cuando realizan su actividad muy

cerca de antenas transmisoras y sistemas de radar

Un importante subgrupo de esos trabajadores es el personal mili-

tar En la mayoriacutea de los paiacuteses el uso para fines civiles y militares de

los campos de radiofrecuencias estaacute sujeto a normativas muy estric-

tas

Si la radiacioacuten no estaacute distribuida uniformemente en todo el cuer-

po puede ocasionar elevaciones locales de la temperatura Algunas

zonas como por ejemplo el cerebro son maacutes sensibles que otras El 178

aumento local de la temperatura en los tejidos cerebrales puede dar

origen a respuestas bioloacutegicas inapropiadas el calentamiento excesi-

vo del globo ocular puede llegar a causar la opacidad del cristalino

Cuando la frecuencia se encuentra por encima de 10 GHz la absor-

cioacuten de la radiacioacuten solo tiene lugar en la superficie de la piel y en la

coacuternea Para que la exposicioacuten a frecuencias de maacutes de 10 GHz pro-

duzca efectos perjudiciales para la salud como cataratas oculares y

quemaduras cutaacuteneas se requieren densidades de potencia superiores

a 1 000 wm2 Estas potencias no se presentan en la vida diaria y solo

tienen lugar en las inmediaciones de radares potentes Las normas

internacionales de seguridad prohiacuteben la presencia humana en esas

zonas

La radiacioacuten electromagneacutetica pulsante interacciona con los teji-

dos de forma algo diferente a la radiacioacuten continua Puede originar

sensaciones auditivas probablemente a causa de la raacutepida expansioacuten

termoelaacutestica del cerebro y a la creacioacuten de una onda de sonido den-

tro de la cabeza

La radiacioacuten de frecuencia inferior a 1 MHz induce principalmen-

te cargas y corrientes eleacutectricas que pueden estimular las ceacutelulas en

diversos tejidos nerviosos o musculares

Las corrientes eleacutectricas se encuentran presentes en el organismo

como parte normal de las reacciones quiacutemicas propias de la vida Si

los campos de radiofrecuencias inducen corrientes que excedan signi-

ficativamente ese nivel de base en el organismo es posible que se

produzcan efectos perjudiciales para la salud Se han propuesto diver-

sos mecanismos para explicar los posibles efectos de la radiacioacuten en

los tejidos pero hasta el momento esas propuestas no resisten el es-

crutinio cientiacutefico

179

CAPIacuteTULO 8

PLACEBO Y PSEUDOCIENCIA

Efecto placebo

El placebo es cualquier sustancia inerte que se utiliza en algunos ensa-

yos cliacutenicos en vez del medicamento o terapia activa Un grupo de pa-

cientes recibe la terapia y otro (grupo de control) recibe el placebo Es

un hecho ampliamente conocido que una cantidad significante de pa-

cientes del grupo de control alegaraacute sentirse mejor (efecto placebo)

Fue descubierto por el anestesioacutelogo norteamericano Henry Knowles

Beecher en 1955 quien al realizar un estudio en 1000 pacientes encon-

troacute mejoriacutea en 35 de los que recibieron el placebo El efecto contra-

rio el nocebo mucho menos estudiado que el placebo consiste en que

aunque el faacutermaco o procedimiento aplicado sea inerte o carezca de

efectividad hay casos donde se presentan consecuencias dantildeinas o des-

agradables muy reales a nivel bioquiacutemico fisioloacutegico emocional y

cognitivo

Seguacuten el Dr Morton Tavel de la Escuela de Medicina de la Univer-

sidad de Indiana en Indianaacutepolis ldquoEl efecto placebo se define como

cualquier mejora de los siacutentomas o indicios tras una intervencioacuten fiacutesi-

camente inerte Sus efectos son especialmente intensos en el alivio de

siacutentomas subjetivos tales como el dolor la fatiga y la depresioacuten Pre-

sente en un intervalo variable en todos los encuentros terapeacuteuticos se

intensifica por el contacto manual y una comunicacioacuten verbal cercana

entre quien aplica los cuidados y quien los recibe Asiacute puede usarse en

beneficio de los pacientes pero tambieacuten proporciona una viacutea ancha para

ldquosanadoresrdquo inescrupulosos de todo tipo (hellip) Mucho menos estudiado

el ldquoefecto nocebordquo define respuestas negativas a las intervenciones con

placebos Este uacuteltimo efecto puede llegar a ser muy intenso y posi-

blemente sea la causa de muchos trastornos a los que se atribuye un

origen psiacutequicordquo (The American Journal of Medicine (2014) 127 484-

488 Versioacuten en espantildeol en wwwgeocitieswsrationalisetica-

placebobueno-malo-feobueno-malo-feopdf )

Para evitar los posibles efectos de la sugestioacuten tanto del paciente

como de la persona que evaluacutea los resultados en la actualidad los ensa-

yos cliacutenicos rigurosos se realizan de forma aleatoria a la ciega o doble

ciegos La idea baacutesica es que los tratamientos son asignados al azar a

los sujetos de investigacioacuten con el fin de que los diferentes grupos sean

equivalentes desde el punto de vista estadiacutestico En un ensayo a la cie-

ga los pacientes no saben si han recibido el faacutermaco activo o el placebo

en un estudio doble ciego quienes aplican el tratamiento tampoco lo

saben En algunos casos se considera incluso el estudio triple ciego

donde ademaacutes el investigador o el estadiacutestico que analiza los datos no

sabe a cuaacutel grupo pertenece cada paciente

Resultados experimentales recientes sugieren que muchas terapias

que alegan ldquosanarrdquo o curar alguna dolencia aunque carecen de eviden-

cia cientiacutefica lo que hacen en realidad es activar en el cerebro procesos

quiacutemicos capaces de tranquilizar al paciente y sedar el dolor

De esa manera la supuesta lsquoterapiarsquo proporciona un alivio pasajero

al sujeto o quizaacutes una breve sensacioacuten de bienestar similar a la que

producen algunos faacutermacos El mecanismo no funciona de la misma

forma en todas las personas y desde luego esas terapias podraacuten aliviar

el dolor pero seraacuten incapaces de curar realmente la enfermedad Esto

uacuteltimo representa un grave riesgo para la salud del paciente cuando la

dolencia es progresiva y no es identificada a tiempo a causa de la iluso-

ria terapia

En 2005 la revista cientiacutefica The Journal of Neuroscience (vol 25

No 34) reportoacute un estudio realizado aplicando teacutecnicas de la reciente

tomografiacutea de emisioacuten de positrones (TEP) y de formacioacuten de imaacutegenes

por resonancia magneacutetica (IRM) de forma conjunta (figura 81) Se

analizoacute el cerebro de 14 hombres joacutevenes sanos a los que se les inyectoacute

en la mandiacutebula una disolucioacuten salina concentrada muy dolorosa Las

edades oscilaban entre 20 y 30 antildeos para descartar el posible efecto de

dolores croacutenicos trastornos del estado de aacutenimo o variaciones hormo-

nales que tambieacuten pueden afectar el sistema de endorfinas Estas sus-

tancias son generadas por el propio organismo en respuesta a determi-

nados estiacutemulos externos Son capaces de unirse a los denominados

receptores μ-opiaacuteceos en el cerebro ceacutelulas nerviosas especializadas en

transformar sentildeales fisicoquiacutemicas a impulsos eleacutectricos para anular la

transmisioacuten de las sentildeales de dolor La heroiacutena morfina metadona y

otros narcoacuteticos calman el dolor actuando de manera similar

Figura 81 Imaacutegenes combinadas de Resonancia Magneacutetica IRM +

Tomografiacutea de emisioacuten de positrones TEP En el idioma original DA-

Cing dorsal anterior cingulate RACing rostral anterior cingulate

MPFC medial prefrontal cortex DLPFC dorso lateral prefrontal cor-

tex Nacc nucleus accumbens Tha medial thalamus Amy right amig-

dala Ins insular cortex En el recuadro superior a la derecha se muestra

un mapa de la distribucioacuten de receptores μ-opiodes en el cerebro The

Journal of Neuroscience August 24 2005 25(34)7754 ndash7762

Durante el proceso los cerebros de los voluntarios fueron escaneados

usando la TEP que permite detectar la actividad de los μ-opioides en-

doacutegenos en el cerebro Esta teacutecnica utiliza pequentildeas dosis de carfenta-

nil un producto unido a un isoacutetopo de carbono radiactivo de corto pe-

riacuteodo de desintegracioacuten que al desintegrarse libera partiacuteculas subatoacutemi-

cas conocidas como positrones y rayos gamma Estos uacuteltimos se detec-

tan con un escaacutener y se registran digitalmente El carfentanil compite

con los μ-opioides para ocupar un lugar en los receptores de las ceacutelulas

nerviosas Mientras maacutes deacutebil sea la actividad del carfentanil y la co-

rrespondiente sentildeal positroacutenica en una regioacuten del cerebro mayor seraacute la

actividad de los μ-opiaacuteceos y viceversa lo que permite obtener la ima-

gen de lo que sucede en el cerebro

Una vez inyectada la disolucioacuten salina a los voluntarios se les su-

ministroacute cada 4 minutos una inyeccioacuten intravenosa de un supuesto cal-

mante -en realidad un placebo inerte- dicieacutendoles que podriacutea aliviarles

el dolor y se les pidioacute que cada 15 segundos calificaran la intensidad de

sus sensaciones dolorosas en una escala de 0 a 100 A continuacioacuten se

incrementoacute lentamente la concentracioacuten inyectada en la mandiacutebula con

el fin de mantener a los participantes con un mismo iacutendice de dolor

mientras el escaneo proseguiacutea

Todos los sujetos mostraron un aumento de la activacioacuten de su sis-

tema de endorfinas despueacutes de que se les administroacute el placebo La

cantidad de disolucioacuten salina adicional que se necesitoacute para mantener la

misma sensacioacuten de dolor fue en aumento indicando claramente una

reduccioacuten en la sensibilidad al dolor de la que el sujeto no teniacutea cono-

cimiento

Las imaacutegenes obtenidas por IMR del cerebro de los voluntarios se

compararon con sus sensaciones de dolor y con las imaacutegenes TEP lo-

graacutendose determinar con precisioacuten cuaacuteles fueron las regiones del cere-

bro que se activaron durante el experimento y en queacute momento lo hi-

cieron La figura 81 se compuso utilizando ambas teacutecnicas de escaneo

(IRM y TEP) la parte superior muestra la accioacuten de los μ-opioides

cuando los voluntarios experimentaban dolor mientras que en la infe-

rior aparece lo que ocurrioacute cuando pensaban que estaban recibiendo el

calmante (en realidad el placebo inerte) La actividad cerebral reflejoacute

perfectamente los cambios en la intensidad del dolor que los participan-

tes dijeron sentir

Estudios previos ya habiacutean demostrado que el cerebro reacciona li-

berando endorfinas cuando las personas reciben alguacuten tratamiento si-

mulado contra el dolor El fenoacutemeno (efecto placebo) es bien conocido

desde los antildeos 50 y es forzoso tomarlo en cuenta al realizar ensayos

183

cliacutenicos con nuevas terapias o medicamentos Sin embargo el estudio

realizado en Michigan es el primero en asociar el efecto placebo a un

mecanismo quiacutemico especiacutefico en el cerebro Y proporciona una posi-

ble explicacioacuten soacutelidamente argumentada a la pregunta de por queacute

tantas personas alegan recibir alivio de terapias y remedios que no apor-

tan alguacuten beneficio fiacutesico real ldquoHemos podido comprobar que el siste-

ma de endorfinas de los sujetos analizados se activoacute en las esferas del

cerebro relacionadas con el dolor y que ocurrioacute un aumento de la acti-

vidad cuando se les dijo que estaban recibiendo un supuesto calmante

Cuando eso ocurrioacute ellos dijeron sentir menos dolor La relacioacuten mente-

cuerpo es muy clarardquo (Zubieta et al 2005)

No todos mostraron similar sensibilidad al placebo Nueve de los

participantes fueron clasificados como de alta respuesta al placebo ya

que habiacutea maacutes de 20 de diferencia entre los resultados con y sin pla-

cebo en otras palabras el efecto placebo era fuerte Los otros cinco

fueron clasificados como de baja respuesta

Obviamente se necesitaraacuten muchos maacutes experimentos con diversas

condiciones y sujetos para tener una visioacuten completa del fenoacutemeno

Pero estos resultados indican de forma incontrovertible que la sugestioacuten

juega un papel primordial en las pseudoterapias que carecen de una

soacutelida base experimental El solo hecho de que el sujeto crea que se estaacute

aplicando una cura efectiva es suficiente para activar el mecanismo de

los μ-opioides y hacer que este se sienta mejor El experimento tambieacuten

explica por queacute estos procedimientos no funcionan de la misma manera

en todas las personas

Maacutes recientemente en octubre de 2009 la revista Science publicoacute

un reporte del departamento de Neurociencias de la Universidad Meacutedi-

ca de Hamburgo en el que describiacutea los resultados de un estudio me-

diante resonancia magneacutetica funcional de alta resolucioacuten (Figura 82)

Su objetivo era comprobar la hipoacutetesis de que las respuestas asociadas a

las estimulaciones dolorosas que afectan los niveles de oxiacutegeno en la

sangre de la meacutedula cervical humana se reducen con la aplicacioacuten de un

placebo Como resultado se encontroacute que el nivel de oxiacutegeno en la

sangre en el grupo de ensayo se redujo significativamente en compara-

cioacuten con el grupo de control Los autores consideran que este resultado

abre nuevas viacuteas para confirmar la efectividad de diferentes tratamien-

tos en diversos tipos de dolor incluyendo el croacutenico

184

Figura 82 Estudio del efecto placebo en imaacutegenes de

RMN de la espina dorsal (Science vol 326 p404 2009)

La cienciahellip y lo que no lo es

Los resultados cientiacuteficos no siempre son ciento por ciento co-

rrectos La ciencia avanza por aproximaciones a la realidad y la

gran mayoriacutea de las veces los resultados de cualquier investiga-

cioacuten son perfectibles En ocasiones ocurre que alguacuten experimen-

to realizado aparentemente con todas las exigencias del caso

proporciona resultados que no pueden ser reproducidos por otros

La mayoriacutea de las veces es porque se obvioacute algo que no se podiacutea

obviar Y en unos pocos casos se comete fraude a sabiendas No

son muchos pero los hay de todo hay en la vintildea del Sentildeor como

dice el dicho En cualquier caso el falso resultado se desecha y

el avance hacia nuevos conocimientos continuacutea sin mayores con-

tratiempos

En esta seccioacuten se analizan brevemente otros lsquoestudiosrsquo que

en realidad no corresponden a resultados cientiacuteficos No son

aproximaciones a la realidad pues se reducen a exponer afirma-

ciones ilusorias sin evidencias experimentales que las corrobo-

ren No es tarea de la ciencia demostrar que tales aseveraciones

son erroacuteneas La responsabilidad de mostrar evidencias corres-

ponde a quien propone lo novedoso no al resto del mundo como

a veces algunos ponentes piensan acerca de sus proposiciones

En la ciencia cada afirmacioacuten debe estar sustentada por la

evidencia experimental rigurosa las afirmaciones no basadas en

evidencias no pueden catalogarse como ciencia Cuando contra

viento y marea algunos tratan de dar explicacioacuten a proposiciones

no demostradas no es raro que a falta de explicacioacuten cientiacutefica

deriven hacia la preacutedica de alguacuten tipo de magia miacutestica a veces

disimulada a veces patente tratando de presentarla como cien-

cia Para ello mezclan palabras de la jerga cientiacutefica al azar sin

venir al caso inventadas a veces y sin un sentido concreto que

refleje la realidad de lo que se desea describir

Aseveraciones de este tipo son por ejemplo que las piraacutemi-

des concentran los campos magneacuteticos (aparecioacute en un perioacutedico

nacional en la paacutegina de informacioacuten meacutedica) que la cercaniacutea a

las redes eleacutectricas comerciales produce dolores de cabeza y que

si usted le coloca una antena a una piraacutemide y se mete dentro

recibiraacute una energiacutea beneficiosa del cosmos (ambas aseveracio-

nes publicadas nada menos que en revistas meacutedicas que preferi-

mos no citar)

Hay pseudociencias que se lsquomodernizanrsquo

Hoy diacutea en pleno siglo XXI es posible encontrar personas que sin ser

meacutedicos alegan haber descubierto lsquosistemas curativosrsquo y creado ins-

trumentos y softwares que permiten diagnosticar automaacuteticamente mu-

chas enfermedades pues las afirmaciones ilusorias usualmente se van

adaptando al avance de la ciencia aunque sin perder su caraacutecter fanta-

sioso

Tambieacuten se imparten cursos internacionales de unos pocos diacuteas de

duracioacuten en los que alguacuten lsquoinspiradorsquo garantiza que sin ser tener otros

conocimientos de medicina usted puede aprender a diagnosticar mu-

chas enfermedades utilizando esos instrumentos (iquestPara queacute entonces

hace falta un meacutedico o estudiar medicina varios antildeos) Estas asevera-

ciones constituyen una abierta incitacioacuten al intrusismo y a perjudicar a

los incautos mediante falsos diagnoacutesticos

A veces tanto los sistemas curativos como los instrumentos promo-

vidos no son maacutes que plagios de meacutetodos ya descalificados con anterio-

ridad Un ejemplo muy ilustrativo es el sistema de electrodiagnoacutestico de

Reinhold Voll un meacutedico alemaacuten que se dedicaba a la acupuntura en la

deacutecada de los 50 del siglo pasado En 1958 Voll combinoacute arbitraria-

mente la acupuntura con mediciones de la conductividad eleacutectrica en la

piel y supuestos lsquocanales energeacuteticosrsquo inexistentes para crear su primer

instrumento de diagnoacutestico el Dermatroacuten que se muestra en la figura

83(A) El instrumento incluiacutea una punta de prueba que se aplicaba en la

piel e indicadores de aguja -la tecnologiacutea accesible en la eacutepoca- para

medir corrientes y voltajes asociando ilusoriamente los resultados de

las mediciones en los puntos de acupuntura a diversas enfermedades

186

En la actualidad estaacute perfectamente claro que independientemente

de que no hay justificacioacuten para esos procedimientos el resultado de las

mediciones de Voll depende de factores totalmente ajenos a sus postu-

lados como por ejemplo la fuerza con que se aplica la punta de prueba

o el grado de humedad de la piel en el momento de la medicioacuten

Con posterioridad aparecieron muchos imitadores y equipos de todo

tipo En la figura 83 (B) se muestra uno de estos equipos adaptado a

las teacutecnicas modernas de medicioacuten Los antiguos indicadores de aguja

han sido sustituidos por una computadora y un software que supuesta-

mente diagnostica la enfermedad de forma automaacutetica A pesar de la

nueva indumentaria la falta de fundamento cientiacutefico es exactamente la

misma de hace casi 60 antildeos

Figura 83 Equipo de electrodiagnoacutestico de Voll (a) Mo-

delo original b) Modelo actualizado por alguno de sus

imitadores La ausencia de fundamento cientiacutefico es la

misma en ambos casos

Hace mucho que el meacutetodo de Voll fue declarado fraudulento en Es-

tados Unidos En un artiacuteculo que se puede consultar en

wwwquackwatchcom01QuackeryRelatedTopicselectrohtml

Stephen Barret (2012) expresa ldquoLos dispositivos descritos (hellip) se

usan para diagnosticar problemas de salud inexistentes seleccionar

tratamientos inapropiados y defraudar a las compantildeiacuteas de seguros Los

practicantes que los usan son o ilusorios o deshonestos o ambas cosas

Estos dispositivos debieran ser confiscados y los practicantes que los

usan llevados a juicio Si usted se encuentra con uno de estos dispositi-

vos por favor repoacutertelo al fiscal general del estado a cualquier buroacute de

licencias a la FDA la FTC el FBI el lsquoBetter Bussines Bureaursquo o cual-

quier compantildeiacutea de seguros a la cual el practicante enviacutee los reclamos

que involucran el uso de este dispositivordquo

Las afirmaciones que pretenden ser cientiacuteficas pero que no lo son

realmente ya que no se derivan de experimentos o ensayos cliacutenicos

rigurosos y no han sido sometidas a la criacutetica internacional se califican

en lo general como pseudociencia

En toda pseudociencia es usual encontrar una sutil apropiacioacuten de

teacuterminos cientiacuteficos conocidos que designan de forma tergiversada

supuestos objetos o fenoacutemenos cuya existencia ni siquiera estaacute compro-

bada De esa manera se trata de dar apariencia cientiacutefica a lo que no lo

es presentando las creencias como si fueran evidencias Algunos pien-

san que este comportamiento engantildeoso no siempre se hace a propoacutesito o

conscientemente sino por desconocimiento acerca de la ciencia y su

metodologiacutea Sin embargo resulta muy dudoso tal derroche de ingenui-

dad cuando la mayoriacutea de las veces la praacutectica de esta lsquoterapiarsquo estaacute

asociada a un obvio aacutenimo de lucro Otras veces aunque no hay benefi-

cios econoacutemicos inmediatos el objetivo principal es intentar ganar pres-

tigio y reconocimiento social a como deacute lugar y con muy poco esfuerzo

Resulta praacutecticamente imposible encontrar a un pseudocientiacutefico ba-

sando sus afirmaciones en una revisioacuten bibliograacutefica de artiacuteculos cientiacute-

ficos publicados en revistas arbitradas Y si hay referencias son de cliacute-

nicas privadas de dudosa reputacioacuten o de sitios maacutegicos y esoteacutericos en

la WEB no respaldados por institucioacuten alguna

Cuando esas nociones erroacuteneas se popularizan en determinados

ciacuterculos se crea una especie de subcultura marginal pseudocientiacutefica

que pretende ser ciencia sin aplicar sus meacutetodos Dentro de estos ciacutercu-

los se llevan a cabo lsquocongresos cientiacuteficosrsquo que de ciencia nada tienen

se organizan cursos de postgrado e incluso se otorgan tiacutetulos Se crea asiacute

una especie de comedia de absurdos que lo seriacutea realmente si todo el

asunto no concluyera en perjuicio de los pacientes

En la Internet suelen aparecer reportes de personas que alegan haber

recibido dantildeos por sustituir la medicina convencional por alguna terapia

alternativa no demostrada Y dado el caraacutecter marginal de estos proce-

dimientos es posible inferir razonablemente que la mayoriacutea de estos

dantildeos queden sin registrar pues las estadiacutesticas pseudocientiacuteficas sim-

plemente no existen

iquestQueacute es la pseudociencia

En el Oxford American Dictionary aparece una definicioacuten breve y pre-

cisa Pseudociencia es cualquier conjunto de conocimientos meacutetodos

creencias o praacutecticas que alegando ser cientiacuteficas en realidad no se

rigen por el meacutetodo cientiacutefico La figura 84 muestra el esquema baacutesico

del meacutetodo cientiacutefico en las ciencias naturales y otras afines Cuando se

tiene nocioacuten de un determinado fenoacutemeno (observacioacuten) usualmente se

establece una suposicioacuten razonada acerca de por queacute ocurre y cuaacuteles son

sus causas (hipoacutetesis) Es necesario entonces repetir el fenoacutemeno (o

parte de eacutel) controladamente (experimentacioacuten) con el fin de evitar la

interferencia de agentes ajenos que afecten lo que se desea estudiar y

asiacute poder obtener valores numeacutericos confiables y reproducibles

Figura 84 Esquema del meacutetodo cientiacutefico

El vocablo controladamente tiene importancia primordial Es nece-

sario controlar todos los factores que pueden afectar el resultado para

llegar a conocer si lo que se supuso inicialmente es cierto o no ya que

alguacuten otro factor no tomado en cuenta podriacutea ser el responsable del

resultado observado (Y no se obtendriacutea un resultado confiable del ex-

perimento en cuestioacuten) Por otra parte si los resultados de un experi-

mento no son reproducibles en otros laboratorios por otros operadores

y utilizando otro instrumental no se podraacute afirmar absolutamente nada

de los resultados obtenidos Significa que el resultado particular obteni-

do fue si no erroacuteneo cuando maacutes casual Es un indicio de que el expe-

rimento no fue controlado lo suficiente y hubo factores ajenos no iden-

tificados que afectaron el resultado

Una vez que se tiene el resultado de un experimento -que puede

confirmar o negar la hipoacutetesis- es necesario buscar alguna explicacioacuten

189

racional apoyada en los conocimientos previos que se poseen (teoriacutea)

Y cuando se posee una teoriacutea a partir de esta siempre es posible tratar

de predecir lo que ocurriraacute en alguna otra situacioacuten parecida e idear

alguacuten otro experimento que serviraacute de comprobacioacuten al anterior y tam-

bieacuten a la teoriacutea -de ahiacute la flecha curva en el esquema de la figura 84-

De esta manera se establece una interaccioacuten continua entre teoriacutea y

experimento que constituye sin lugar a dudas el nuacutecleo esencial y fuer-

za motriz del meacutetodo cientiacutefico

Asociada a esta interaccioacuten hay todo un proceso de divulgacioacuten in-

ternacional de resultados a traveacutes de publicaciones en revistas cientiacutefi-

cas arbitradas criacuteticas errores y rectificaciones Y puede ocurrir que

teoriacuteas muy bien establecidas deban ser reformadas al detectarse alguacuten

nuevo fenoacutemeno que la teoriacutea existente no es capaz de explicar satisfac-

toriamente

Cuando la teoriacutea se hace suficientemente amplia y soacutelida cuando es

capaz de dar explicacioacuten a gran cantidad de fenoacutemenos y relaciones de

causa-efecto y tambieacuten de rebatir racionalmente cualquier criacutetica se

llega a la ley Las leyes tampoco son eternas Muchas veces se hace

necesario generalizarlas para lograr explicar fenoacutemenos no detectados

hasta el momento Hay muchiacutesimas leyes fiacutesicas quiacutemicas bioloacutegicas y

tambieacuten econoacutemicas y de otras ciencias todas provienen del proceso

que se acaba de describir

En realidad la afirmacioacuten anterior no se ajusta estrictamente a la

verdad pues en algunas ciencias es materialmente imposible llevar a

cabo experimentos controlados en relacioacuten con un fenoacutemeno determi-

nado Asiacute ocurre por ejemplo en la arqueologiacutea la geologiacutea la astro-

nomiacutea y en las ciencias sociales cuyos meacutetodos de anaacutelisis e investiga-

cioacuten no se ajustan exactamente al esquema de la figura 84 No obstante

en esos casos la observacioacuten precisa y reproducible sustituye al expe-

rimento y las teoriacuteas solo se consideran vaacutelidas cuando

a) Son capaces de asociar racionalmente muchos hechos en aparien-

cia independientes y b) Logran predecir la existencia de relaciones y

fenoacutemenos no detectados hasta el momento

En el campo de la medicina el meacutetodo cientiacutefico y los experimentos

van de la mano de los ensayos cliacutenicos La Organizacioacuten Panamericana

de la Salud oficina regional de la Organizacioacuten Mundial de la Salud

publicoacute en 2010 la versioacuten en espantildeol del libro divulgativo de libre ac-

ceso en la WEB lsquoCoacutemo se prueban los tratamientosrsquo dirigido tanto a

pacientes como al personal de salud Escrito en lenguaje popular

describe en forma amena una serie de conceptos baacutesicos referentes a los

ensayos cliacutenicos junto a los requerimientos miacutenimos que se deben cum-

plir para realizar cualquier investigacioacuten en el campo de la medicina

mostrando numerosos ejemplos reales para ilustrar sus aseveraciones

En algunos paiacuteses de Latinoameacuterica se ha comenzado a considerar

con mayor detenimiento la promocioacuten de la cultura cientiacutefica entre la

poblacioacuten En 2012 las sociedades cubanas de Matemaacutetica y Compu-

tacioacuten Fiacutesica y Quiacutemica a las que despueacutes se sumaron la de Bioinge-

nieriacutea y la de Oncologiacutea Radioterapia y Medicina Nuclear emitieron

una declaracioacuten enfatizando la necesidad de promover el meacutetodo cientiacute-

fico En una de sus partes aparece

ldquoLas sociedades cientiacuteficas firmantes sostenemos que aunque toda

persona puede utilizar los medios que estime convenientes para mejo-

rar su salud y bienestar las instituciones oficiales soacutelo deberiacutean patro-

cinar financiar invertir recursos del estado o respaldar de cualquier

forma la reproduccioacuten a escala social de conocimientos conductas y

haacutebitos si y soacutelo si se hace evidente que estaacuten basados en el meacutetodo

cientiacuteficordquo

La declaracioacuten se encuentra accesible en wwwscquhcu~scq decla-

racion_metodo_cientificopdf Tambieacuten en httpscielosld

cuscielophpscript=sci_arttextamppid=S0864-4662013000100010

iquestCoacutemo funciona la pseudociencia

La pseudociencia se las arregla para evadir la parte esencial del meacutetodo

cientiacutefico pasando directamente de la hipoacutetesis a alguacuten punto medio

entre la teoriacutea y la ley obviando el experimento Las suposiciones de

alguacuten lsquoinspiradorsquo o lsquoiluminadorsquo y sus seguidores se convierten asiacute en

lsquoleyesrsquo sin pasar por el fino tamiz de la criacutetica internacional y la inter-

accioacuten teoriacutea-experimento Pero estas suposiciones al hacer abundante

uso de la terminologiacutea cientiacutefica en sus descripciones pueden engantildear

faacutecilmente a cualquiera no familiarizado con el quehacer cientiacutefico (fi-

gura 85)

En el terreno de la pseudociencia la experimentacioacuten casi siempre se

omite a lo maacutes tiene caraacutecter anecdoacutetico y se toma alguna hipoacutetesis

como una verdad absoluta que no admite dudas ni impugnaciones Mu-

chas veces el lsquoiluminadorsquo de turno es alguien que no posee entrena-

miento en la ciencia y ni siquiera conoce la existencia del meacutetodo cien-

tiacutefico Y es frecuente que tome las criacuteticas a lsquosursquo meacutetodo -cualquiera

que este sea- como un ataque personal Quienes los critican se convier-

ten asiacute en lsquoagentes de las transnacionalesrsquo que quieren impedir la difu-

sioacuten de lsquoun procedimiento efectivo y de bajo costo que sirva para ayu-

dar a las multitudes de necesitados en el tercer mundorsquo

Figura 85 Esquema de la deformacioacuten pseudocientiacutefica

Cuando la pseudociencia pertenece al campo de la medicina muchas

veces el predicador de la terapia ni siquiera es meacutedico -lo que no parece

amilanar a sus entusiastas seguidores- El autor ha tenido la oportunidad

de conocer o leer escritos de geoacutegrafos fiacutesicos quiacutemicos ingenieros

profesores de secundaria periodistas veterinarios enfermeros psicoacutelo-

gos y filoacutesofos que pretenden ser especialistas con capacidad de diag-

nosticar o ser catedraacuteticos de temas meacutedicos sin poseer el correspon-

diente tiacutetulo universitario que los faculte para ello

Otras veces se llevan a cabo unos pocos experimentos mal disentildeados

y se propone una teoriacutea desligada del experimento Y cuando hay resul-

tados experimentales aparentemente favorables no son reproducibles

Una caracteriacutestica adicional es que quienes favorecen las terapias no

demostradas en muy raras ocasiones mencionan el efecto placebo para

ellos simplemente no existe

Como el motor de avance de la ciencia es precisamente la prueba y

el error la criacutetica y la interaccioacuten teoriacutea-experimento la pseudociencia

no tiene forma de avanzar Sus leyes y teoriacuteas estaacuten siempre dadas de

una vez y para siempre La tabla 81 resume algunas caracteriacutesticas que

pueden ayudar al lector a distinguir la pseudociencia de una verdadera

proposicioacuten cientiacutefica

TABLA 81

Comparacioacuten entre ciencia y pseudociencia

Ciencia Pseudociencia

1

Incluye resultados favorables y desfavorables Analiza argumen-tos a favor y en contra Es esceacutepti-ca Duda continuamente de sus propios logros

Solo toma en cuenta los resultados favorables Cierra los ojos a la evidencia contraria Es creacutedula No duda

2 La criacutetica es su forma normal de progresar

Cuando se la criacutetica usualmente sus promotores lo asumen como un ataque personal

3 La mayoriacutea de las referencias provienen de revistas internacio-nales arbitradas bien reconocidas

No hay referencias o provienen de libros congresos o incluso de revistas usualmente del mismo ciacuterculo pseudocientiacutefico

4 Utiliza conceptos y magnitudes bien definidas para describir y analizar los fenoacutemenos

Usa sus propios vagos conceptos mezclaacutendolos con conceptos de la ciencia

5 Siempre hay resultados experi-mentales reproducibilidad y esta-diacutesticas

Se satisface con ejemplos anecdoacute-ticos aislados Si hay experimen-tos estaacuten mal disentildeados

6

Trata de encontrar mecanismos que expliquen los hechos basaacuten-dose en los experimentos y el conocimiento cientiacutefico anterior

No propone mecanismos Cuando lo hace no se basa en el conoci-miento cientiacutefico previo sino que los inventa de la nada

7 No depende para nada de la opi-nioacuten de ldquopersonalidadesrdquo

Busca la aprobacioacuten de ldquopersona-lidadesrdquo individuales casi siempre ajenas al campo especiacutefico de que se trate

8

Los conceptos cambian y mejoran para ajustarse a los nuevos avan-ces con la contribucioacuten de mu-chos

Defiende ideas preconcebidas e invariables usualmente ldquodescu-biertasrdquo por una sola persona a veces con trasfondo religioso

9 Raacutepida difusioacuten y aplicacioacuten ma-siva de los nuevos descubrimien-tos praacutecticos

Sus ideas no progresan porque ldquolas grandes compantildeiacuteas perderiacutean dinero si se aceptanrdquo

10 Siempre toma en cuenta el efecto placebo (terapias y medicamen-tos)

El efecto placebo nunca se men-ciona

Tomada de la Revista Elementos 69 31-35 2008

193

Existen tres razones fundamentales para denunciar y condenar

la pseudociencia

1 Es falsa Toda pseudociencia predica nociones contrarias a las esta-

blecidas soacutelidamente por la ciencia y que se imparten cotidianamen-

te en las aulas de cualquier universidad aunque se debe mencionar

que en la actualidad hay pseudociencias como la homeopatiacutea que

han logrado infiltrarse en cursos de verano y de postgrado en algu-

nas universidades puacuteblicas espantildeolas y de otros paiacuteses Esto incluso

a pesar de las reiteradas denuncias de muchos profesores que alegan

el predominio de criterios econoacutemicos sobre los acadeacutemicos y de

que en paiacuteses como los EEUU ya estaacute expresamente prohibida su

comercializacioacuten por carecer de evidencias cientiacuteficas

(httpswwwftcgovsystemfilesdocumentspublic_statements996

984p114505_otc_homeopathic_drug_enforcement_policy_statemen

tpdf)

2 Constituye una peacuterdida de tiempo esfuerzo recursos y algo similar

a lo que los economistas llaman ldquocosto de oportunidadrdquo Es decir no

solo se pierde lo dicho anteriormente tambieacuten se pierde lo que se

pudiera haber ganado de emplear esos recursos y esfuerzos en algo

verdaderamente productivo

3 Cuando la pseudociencia estaacute ligada a una falsa terapia el posible

perjuicio para el paciente siempre estaacute presente ya bien sea por cau-

sa directa o bien porque este no logre atender a tiempo su dolencia

al entretenerse con la ilusoria terapia sin someterse a un tratamiento

realmente eficaz Es posible encontrar muacuteltiples ejemplo de dantildeos

graves a pacientes en la prensa internacional

Pseudociencia magneacutetica contemporaacutenea

Los criterios acerca de que los campos magneacuteticos estaacuteticos producidos

por imanes permanentes incrementan la circulacioacuten reducen la infla-

macioacuten o el dolor y aceleran la cura de las lesiones son por lo general

simplistas e ingenuos y no estaacuten apoyados por el peso de la evidencia

experimental Por otra parte aunque real el efecto de los campos elec-

tromagneacuteticos de baja frecuencia sobre los tejidos es bastante complejo

Al parecer su efectividad variacutea apreciablemente de un tejido a otro

194

depende marcadamente de la intensidad y frecuencia de la sentildeal aplica-

da y tambieacuten del tiempo de tratamiento Ver por ejemplo el artiacuteculo

de revisioacuten de Funk et al 2009 con 400 referencias que no ofrece

conclusiones definitivas

A pesar de que la mayoriacutea de las investigaciones recientes negando

la efectividad de muchas de estas terapias son muy rigurosas auacuten es

posible encontrar cliacutenicas estatales donde se aplican imanes con relativa

frecuencia Y cuando usted trata de explicar a los promotores que ese

procedimiento es falso carece de fundamento cientiacutefico y es totalmente

inocuo la respuesta usual es que ldquoestaacute autorizadordquo sin otro argumento

cientiacutefico (Desde luego iquestQueacute van a argumentar)

Tambieacuten es posible encontrar afirmaciones engantildeosas en diversos

medios de comunicacioacuten Algunas maacutes que pseudociencia son timos

Por ejemplo referencias vagas acerca de la efectividad del tratamiento

propuesto ldquocientiacuteficos destacados concuerdan en que los imanes uni-

polares son superiores a los bipolaresrdquo En primer lugar los imanes

unipolares no existen Todo imaacuten tiene dos polos imposibles de sepa-

rar En segundo lugar nunca se especifica quieacutenes son los lsquocientiacuteficos

destacadosrsquo

Otra compantildeiacutea previene al consumidor acerca del abuso de la medi-

cina convencional y de que los imanes no producen efectos colaterales

pues son ldquotan naturales como la naturalezardquo lo cual puede ser cierto

Quizaacutes no produzcan efectos colateraleshellip ni tampoco el deseado efec-

to curativo Otras promociones afirman que en diversas universidades

se ha demostrado que los imanes permanentes incrementan el flujo

sanguiacuteneo lo cual es totalmente falso como se analizoacute anteriormente

Tambieacuten aparecen supuestas investigaciones favorables donde el efec-

to placebo ni siquiera se menciona

En los EEUU tanto los jueces como diferentes agencias del go-

bierno no dan respiro a los magnetoterapeutas El 7 de septiembre de

1999 la Comisioacuten Federal de Comercio (Federal Trade Commission

FTC) presentoacute una demanda contra la corporacioacuten iexclPain Stops Here

Inc por promover productos para magnetoterapia que incluiacutean agua

magnetizada de polo sur bipolar y colchonetas magneacuteticas Los promo-

tores alegaban que el campo magneacutetico penetra profundamente en la

piel para energizar y oxigenar la sangre y que el tratamiento mejoraba

una serie de dolencias en diversos oacuterganos La FTC calificoacute de falsas

las supuestas virtudes curativas y envioacute el asunto a los tribunales

(httpwwwftcgovos19999906painagrhtm)

El 8 de agosto de 2000 el Consumer Justice Center una entidad pri-

vada de defensa del consumidor en California entabloacute una demanda

contra la cadena de tiendas Florsheim y la tienda Shoe Emporium Es-

tas tiendas promoviacutean zapatos magneacuteticos que ldquocorregiacutean las deficien-

cias magneacuteticas mejoraban la circulacioacuten reduciacutean la fatiga en las

piernas y proveiacutean de un alivio natural para los dolores mejorando la

energiacuteardquo Unos pocos diacuteas despueacutes de presentada la demanda la Flors-

heim retiroacute los controvertidos anuncios

En septiembre de 2002 el Fiscal General de California entabloacute pleito

contra unos fabricantes de colchones magneacuteticos que supuestamente

beneficiaban unos 50 padecimientos diferentes Los precios de los col-

chones oscilaban entre 1 100 y 1 800 USD La demanda pediacutea multas

millonarias contra los 5 integrantes de la empresa European Health

Concepts Inc junto al reembolso del dinero a los consumidores

(httpcaagstatecausnewsalerts200202-105pdf) Algo similar ocu-

rrioacute con la Magnetic Therapeutic Technologies (httpwwwftcgovos

19999906magneticagrhtm)

Tambieacuten en 2002 en el mes de abril la FTC entabloacute una demanda

contra TechnoBrandsInc por razones similares en este caso la venta

de una coleccioacuten de imanes para combatir el dolor en cualquier lugar

del cuerpo

La prensa supuestamente formal tampoco escapa a los tentaacuteculos de

la pseudociencia Asiacute por ejemplo en abril de 2010 un perioacutedico local

publicoacute el artiacuteculo ldquoOndas Magneacuteticas y su Aplicacioacuten en la Medicinardquo

consistente en una mezcla de gran cantidad de afirmaciones pseudocien-

tiacuteficas junto a algunas gotas de realidad Alliacute se podiacutea leer entre otros

muchos absurdos que el magnetismo incrementa la circulacioacuten de la

sangre (a pesar de la evidencia contraria proporcionada por los miles de

pacientes sometidos diariamente a estudios de resonancia magneacutetica sin

efectos colaterales) y tambieacuten que las piraacutemides se construyeronhellip iexclpa-

ra aplicar campos magneacuteticos

Otra modalidad pseudocientiacutefica es afirmar todo lo contrario que la

radiacioacuten electromagneacutetica no es siempre beneacutefica sino dantildeina Se

exageran al maacuteximo los posibles efectos perniciosos de las radiaciones

generadas por las liacuteneas de transmisioacuten de alto voltaje u otros equipos

Una variante adicional es que existe mucha especulacioacuten acerca de

si los cambios que tienen lugar en el campo geomagneacutetico de nuestro

planeta asociados a las erupciones solares tambieacuten pueden afectar los

sistemas bioloacutegicos en la superficie terrestre Por el momento no hay

resultados definitivos Un reporte publicado en el Astronomical amp As-

trophysical Transactions vol 19 Issue 1 del 2000 bajo el tiacutetulo ldquoCon-

firmacioacuten experimental del efecto bioefectivo de las tormentas magneacute-

ticasrdquo fundamenta sus resultados en la aplicacioacuten del fraudulento elec-

trodiagnoacutestico de Voll ya mencionado lo que reduce a cero su valor

Se ha sugerido la posibilidad de que los protones de muy alta energiacutea

provenientes del Sol puedan causar dosis elevadas de radiacioacuten en los

aviones a grandes alturas sobre todo cuando pasan cerca del ciacuterculo

polar pero aparte de las especulaciones no fue posible encontrar repor-

tes experimentales concretos sobre el tema

En resumen la evidencia acumulada hasta el momento demuestra

que los campos magneacuteticos alternos de muy baja frecuencia pudieran

ser una herramienta uacutetil en el tratamiento terapeacuteutico de diversas afec-

ciones siempre que se demuestre que proporcionan maacutes beneficio que

dantildeos Seraacute necesario tomar en cuenta en cada caso particular la fre-

cuencia e intensidad de la sentildeal aplicada y la duracioacuten del tratamiento

ya que pueden ser factores muy importantes que hay que controlar para

garantizar la efectividad en uno u otro sentido

No puede decirse lo mismo de la aplicacioacuten de campos estaacuteticos

mediante imanes permanentes o bobinas de corriente continua En la

medida en que avanza la investigacioacuten cientiacutefica en cualquier rama de

la ciencia van apareciendo evidencias cada vez maacutes contundentes acer-

ca de las propiedades del fenoacutemeno estudiado que a su vez dan origen

a nuevas interrogantes Sin embargo en lo que se refiere a la aplicacioacuten

terapeacuteutica de los imanes permanentes la evidencia no ha aparecido

auacuten todo estaacute exactamente igual a pesar de los miles y miles de ensa-

yos y los cientos de antildeos transcurridos desde los tiempos de Elisha

Perkins y Franz Anton Mesmer

197

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En la actualidad en la prensa internet y otros medios de comunicacioacuten proliferan afirmaciones sobre los campos magneacuteticos y electromagneacuteticos que carecen de fundamento cientiacutefico muchas de las cuales con argumentos que no se ajustan a la realidad soacutelo se proponen publicitar y vender artiacuteculos supuestamente curativos Es de lamentar que muchas de esas falsedades sean recogidas y repetidas por otros como si fueran veriacutedicas y se lleven a la praacutectica sin que existan fundamentos para ese proceder excepto la falta de conocimientos sobre el magnetismo

En este libro se pretende mostrara queacute es realmente el magnetismo y que hay de cierto ndash y queacute de falso ndash en un cuacutemulo de proposiciones divulgadas en su nombre Ademaacutes de presentar las bases reales de los fenoacutemenos magneacuteticos maacutes importantes se citan referencias que demuestran que muchas de las supuestas ldquomaravillasrdquo magneacuteticas que algunos promocionan han sido incluso sancionadas en los tribunales por fraude y engantildeo al consumidor Asimismo junto con los fundamentos baacutesicos y el origen de las propiedades magneacuteticas se exponen aplicaciones disiacutemiles del magnetismo

Sin apartarse un aacutepice de rigor cientiacutefico necesario en la exposicioacuten del texto se ha evitado al maacuteximo el uso de vocabulario teacutecnico y expresiones analiacuteticas con el objetivo de hacerlo entendible al lector que no posea un dominio superior de la fiacutesica y la matemaacutetica Cada afirmacioacuten estaacute debidamente sustentada por imaacutegenes resuacutemenes y artiacuteculos la mayoriacutea publicados en revistas cientiacuteficas prestigiosas

EDITORIAL CIENTIacuteFICO-TEacuteCNICA

• Magnetismo cotidiano oriacutegenes y aplicaciones
• • Impreso 1
  • Impreso 2
  • Impreso 3
  • Impreso 4
  • Impreso 5
  • Impreso 6
  • Impreso 7
  • Impreso 8
  • Impreso 9
  • • contratapa

Arnaldo Gonzaacutelez Arias

EDITORIAL CIENTIacuteFICO-TEacuteCNICA LA HABANA 2018

MAGNETISMO C O T I D I A N O

O R Iacute G E N E S Y APLICACIONES

Edicioacuten y correccioacuten Sergio Bello Canto

Disentildeo de cubierta Carlos Javier Soliacutes Meacutendez

Disentildeo interior Maikel Martiacutenez Pupo

Realizacioacuten de ilustraciones Yuleidis Fernaacutendez Lago

Composicioacuten digitalizada Madeline Martiacute del Sol

copy Arnaldo Gonzaacutelez Arias 2018

copy Sobre la presente edicioacuten

Editorial Cientiacutefico-Teacutecnica 2018

ISBN 978-959-05-1104-2

INSTITUTO CUBANO DEL LIBRO

Editorial Cientiacutefico-Teacutecnica

Calle 14 no 4104 e41 y 43 Playa La Habana Cuba

editorialmilcubartecubcu

ediciones caribe

UEB Graacutefica Haydeeacute Santamariacutea

3000 ejemplares

Febrero - 2019

Agradecimientos

El autor desea expresar su reconocimiento a los siguientes profeso-

res que amablemente consintieron en revisar y criticar el manuscri-

to original contribuyendo en gran medida a enriquecer su conteni-

do

Joseacute A Fernaacutendez Sacasas MsC Especialista de II grado de Me-

dicina Interna Profesor Titular y Profesor Consultante de la Uni-

versidad de Ciencias Meacutedicas de La Habana

Alberto Juan Dorta Contreras Dr en Ciencias Profesor e Investi-

gador Titular Laboratorio Central de Liacutequido Cefalorraquiacutedeo

(LABCEL) Universidad de Ciencias Meacutedicas de La Habana

Manuel de Jesuacutes Antoacuten Lolo Fiacutesico Investigador y Profesor Con-

sultante del Instituto de Ciencias Baacutesicas y Precliacutenicas ldquoVictoria de

Giroacutenrdquo Universidad Meacutedica de La Habana

Joseacute Ignacio Iacutentildeiguez de la Torre y Bayo MS y PhD Catedraacutetico de

Electromagnetismo de la Universidad de Salamanca Director del

Programa de Becas Predoctorales de Formacioacuten de Personal Inves-

tigador (FPI) del Ministerio de Ciencia y Tecnologiacutea Presidente

del Comiteacute de Expertos Externos del Programa de Evaluacioacuten de

Calidad en las universidades de Cantabria Sevilla y Caacutediz

Un agradecimiento especial a la Dra Nuvia Peacuterez Cruz especialis-

ta de 2do grado en Farmacologiacutea Cliacutenica de la Universidad Meacutedica

de La Habana Facultad Dr Salvador Allende por su inesperada ndash

aunque no menos valiosandash contribucioacuten

V

IacuteNDICE

Agradecimientos V

Introduccioacuten 1

Ciencia y falsa ciencia 3

Leyes y teoriacuteas 4

Algo para recordar 7

Capiacutetulo 1 Magnetismo lsquomisteriosorsquo 7

Engantildeo de las pulseras

iquestQueacute seraacute una lsquofrecuencia en siacutersquo

Asesino invisible

Magnetismo terrestre y campo magneacutetico

A los polos magneacuteticos les gusta el movimiento

Magnetosfera y el viento solar

Magnetismo planetario y solar

Teoriacutea del dinamo autosustentable

Capiacutetulo 2 Campo magneacutetico 33

Magnetismo microscoacutepico

Diamagnetismo

Paramagnetismo

Magnetismo macroscoacutepico

Paramagnetismo y bajas temperaturas

Ferromagnetismo

Materiales lsquodurosrsquo y lsquoblandosrsquo

Temperatura de Curie

Magnetismo en los organismos vivos

Otros ejemplos

Magnetizacioacuten teacutecnica

Grabacioacuten magneacutetica

Apeacutendice

Capiacutetulo 3 Corriente eleacutectrica 59

Carga eleacutectrica

Campo eleacutectrico

Conductor y dieleacutectrico

Interaccioacuten con un campo externo

Sustancias polares y no polares

Liacutequido y gas polares

Solvatacioacuten

Soacutelido polar

Sustancias no polares

Corriente continua y fuerza electromotriz

Pila y bateriacutea

Generador electrostaacutetico

Celda solar

Termoelectricidad

Piezoelectricidad

Circuitos de corriente continua

Superconductividad

Corriente alterna

Capiacutetulo 4 Interacciones electromagneacuteticas y ondas de radio 79

Magnetismo y corrientes eleacutectricas

Dinamo

Transformador e inductor

Radiacioacuten electromagneacutetica

Generacioacuten de campos electromagneacuteticos

Espectro electromagneacutetico

Transmisioacuten de sentildeales

Transmisioacuten de potencia Hornos de microondas

Cocinas de induccioacuten

Estimacioacuten de distancias radar

Deteccioacuten de metales

Radar de penetracioacuten terrestre

Capiacutetulo 5 Radiacioacuten de maacutes alta frecuencia 104

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia Fotones

Radiacioacuten ionizante y no ionizante

Radiacioacuten y organismos vivos

Radiacioacuten infrarroja y visible

Fotosiacutentesis

Laacuteser

Radiacioacuten ultravioleta

Rayos X

VIII

Rayos X en la medicina

Radiografiacutea computarizada (RC)

Radiografiacutea digital (RD)

Rayos gamma

Capiacutetulo 6 Otras aplicaciones del magnetismo 124

Diagnoacutestico meacutedico

Magnetoencefalograma

Imaacutegenes por resonancia magneacutetica

Levitacioacuten magneacutetica

Tratamiento magneacutetico del agua

Dispositivos para el tratamiento magneacutetico

Acelerador de partiacuteculas

Cuando el magnetismo es indeseable

Mina magneacutetica

Soldadura de tuberiacuteas de acero

Conflictos beacutelicos

Anomaliacuteas magneacuteticas

Capiacutetulo 7 Terapias magneacuteticas reales e ilusorias 150

Magnetostaacutetica y electromagnetismo

Campos magneacuteticos estaacuteticos magnetoterapia

Franz Anton Mesmer

Tractores de Perkins

Magnetoterapeutas contemporaacuteneos

El campo magnetostaacutetico es conservativo

Campos electromagneacuteticos

Microondas (300 MHz-3GHz)

Radiacioacuten de baja frecuencia

Breve historia de las terapias electromagneacuteticas

Reportes negativos

Nanomagnetismo y medicina

Separacioacuten magneacutetica

Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

Desintegracioacuten de tumores por calentamiento local (hipertermia)

iquestTratamientos magneacuteticos contra el dolor

iquestSon dantildeinos los campos magneacuteticos

Fuentes natural y artificial

En la comunidad

En la vivienda

Puesto de trabajo

Efecto bioloacutegico

Investigacioacuten cliacutenica

IX

Teleacutefono celular y caacutencer

Normas de seguridad

Capiacutetulo 8 Placebos y pseudociencia 180

Efecto placebo

Cienciahellip y lo que no lo es

Hay pseudociencias que se lsquomodernizanrsquo

iquestQueacute es la pseudociencia

iquestCoacutemo funciona la pseudociencia

Pseudociencia magneacutetica contemporaacutenea

Bibliografiacutea 199

X

INTRODUCCIOacuteN

Hace 15 antildeos presentamos en Salamanca un pequentildeo libro de divulga-

cioacuten cientiacutefica titulado Queacute es el magnetismo que vio la luz gracias al

apoyo en la revisioacuten de las pruebas de impresioacuten de los profesores

Ana Garciacutea Flores y Joseacute Ignacio Intildeiguez de la Torre y Bayo del de-

partamento de Fiacutesica Aplicada de esa universidad espantildeola De allaacute

hasta acaacute han surgido muchas novedades en el campo del magnetismo

En esta nueva edicioacuten aparte de que se subsanan algunas omisiones

se presenta un enfoque diferente y un contenido mucho maacutes actualiza-

do aunque respetando en todo momento el perfil de libro de divulga-

cioacuten

iquestHacia doacutende apunta el norte de la bruacutejula al norte o al sur

iquestQueacute hay de comuacuten entre un radar un horno de microondas y un

teleacutefono celular

iquestCoacutemo funciona una cocina de induccioacuten

iquestExisten verdaderamente las tormentas magneacuteticas iquestY el viento

solar

iquestDe queacute se compone la luz iquestY las ondas de radio

iquestCoacutemo se mide el campo magneacutetico del sol y los planetas

iquestEl agua se magnetiza iquestY los combustibles

iquestPara queacute sirve la Tomografiacutea de Emisioacuten de Positrones

iquestCoacutemo funcionan los trenes magneacuteticos

iquestSe puede aliviar el dolor utilizando un imaacuten

iquestDantildea la salud vivir cerca de una liacutenea de alta tensioacuten

iquestEs posible medir los biocampos generados por las personas

iquestSe orientan los animales mediante el campo magneacutetico terrestre

iquestQueacute es la pseudociencia magneacutetica

1

El libro pretende dar respuesta a estas y muchas otras preguntas

todas relacionadas de una u otra manera con el magnetismo o el elec-

tromagnetismo

Nuestro trabajo durante muchos antildeos en la Universidad de La Ha-

bana como profesor e investigador en el campo de los materiales

magneacuteticos nos permitioacute constatar que desde siempre ha existido un

gran intereacutes hacia fenoacutemenos magneacuteticos que pudieacuteramos llamar lsquono

convencionalesrsquo Este intereacutes auacuten se mantiene y se extiende desde la

buacutesqueda de posibles aplicaciones en la industria hasta el ensayo de

diversas terapias electromagneacuteticas No obstante tambieacuten hemos

comprobado que no siempre se dispone de la informacioacuten adecuada

sobre estos temas y que cuando de magnetismo o electromagnetismo

se habla a menudo afloran serias confusiones en cuanto a separar lo

real de lo ficticio

A veces se trata de copiar lo que no se comprende bien sin llevar a

cabo investigaciones o ensayos previos que permitan conocer la efec-

tividad real del dispositivo propuesto los paraacutemetros que se deben

controlar o el reacutegimen de operacioacuten recomendable Lo anterior se

agrava por el hecho de que es faacutecil encontrar materiales impresos en

revistas y perioacutedicos o en la World Wide Web cuya objetividad cien-

tiacutefica deja mucho que desear Puede que estas informaciones sean

divulgadas tanto por personas quizaacutes ingenuas entusiastas de los tra-

tamientos magneacuteticos (pero tan ignorantes en la materia que confun-

den faacutecilmente propiedades magneacuteticas con propiedades eleacutectricas)

como por fabricantes y comerciantes inescrupulosos maacutes interesados

en vender su producto que en presentar al posible comprador una in-

formacioacuten veraz Algunos de estos reclamos han resultado ser timos

comprobados sancionados por los tribunales

Estas son las razones fundamentales por las que decidimos recopi-

lar una informacioacuten miacutenima sobre las particularidades esenciales de

los campos magnetostaacuteticos y electromagneacuteticos asiacute como algunas de

sus aplicaciones presentes y futuras maacutes importantes Pensamos que el

lector sin formacioacuten cientiacutefica pero interesado en estos temas podraacute

asiacute valorar con mayor efectividad cualquier proposicioacuten magneacutetica

que se le presente De aquiacute que se ha tratado de utilizar un lenguaje

simple y dentro de lo posible sin tecnicismos y con la cantidad miacute-

nima de foacutermulas y ecuaciones pero a la vez en todo momento se ha

mantenido la rigurosidad cientiacutefica del contenido

Ciencia y falsa ciencia

El libro tambieacuten tiene la pretensioacuten de ayudar al lector a distinguir

entre lo que es ciencia y lo que no lo es tanto dentro de los temas

magneacuteticos como fuera de ellos

En las uacuteltimas deacutecadas se ha generalizado el uso del teacutermino pseu-

dociencia para designar un conjunto de teoriacuteas leyes descripciones y

procedimientos que pretenden ser cientiacuteficos pero que en realidad no

lo son Seguacuten Carl Sagan (1934-1996) astroacutenomo y divulgador cien-

tiacutefico ldquohellipcada campo de la ciencia tiene su propio complemento de

pseudociencia Los geofiacutesicos tienen que enfrentarse a Tierras planas

Tierras huecas Tierras con ejes que se balancean desordenadamente

continentes en raacutepido ascenso y hundimiento y profetas del terremoto

Los botaacutenicos tienen plantas cuyas apasionantes vidas emocionales se

pueden seguir con detectores de mentiras los antropoacutelogos tienen

hombres-mono supervivientes los zooacutelogos dinosaurios vivos y los

bioacutelogos evolutivos tienen a los literalistas biacuteblicos pisaacutendoles los

talones Los arqueoacutelogos tienen antiguos astronautas runas falsifica-

das y estatuas espurias Los fiacutesicos tienen maacutequinas de movimiento

perpetuo un ejeacutercito de aficionados a refutar la relatividad y quizaacute la

fusioacuten friacutea Los quiacutemicos todaviacutea tienen la alquimia Los psicoacutelogos

tienen mucho de psicoanaacutelisis y casi toda la parapsicologiacutea Los eco-

nomistas tienen las previsiones econoacutemicas a largo plazo Los meteo-

roacutelogos hasta ahora tienen previsiones del tiempo de largo alcancehellip

La astronomiacutea tiene como pseudociencia equivalente principal la as-

trologiacutea disciplina de la que surgioacute A veces las pseudociencias se

entrecruzan y aumenta la confusioacuten como en las buacutesquedas telepaacuteti-

cas de tesoros enterrados en la Atlaacutentida o en las previsiones econoacute-

micas astroloacutegicasrdquo (Sagan 2000)

Se podriacutea pensar que una educacioacuten teacutecnica o universitaria es una

salvaguarda contra la pseudociencia nada maacutes lejos de la realidad La

esencia del problema no estaacute en la cantidad de conocimientos que

alguien pueda acumular sino en la forma que se incorporan se anali-

zan y se usan estos conocimientos El desconocimiento sobre ciencias

que no son afines a la especialidad de la persona en cuestioacuten tambieacuten

puede favorecer la confusioacuten Cuando se desconoce la esencia del

meacutetodo cientiacutefico (que se expone en el capiacutetulo 8) resulta muy difiacutecil

por no decir imposible separar la ciencia de la pseudociencia

La ciencia y la pseudociencia se caracterizan respectivamente por

el escepticismo y la credulidad Mientras no encuentre una explica-

cioacuten satisfactoria a la manifestacioacuten de un proceso o evento determi-

nado con resultados verificables en cualquier momento y lugar la

ciencia no estaraacute satisfecha

La pseudociencia estaacute saturada de credulidad No exige demostra-

ciones y se contenta con conceptos y explicaciones vagas Presenta

sus resultados terminados de una vez y para siempre y de una forma

que no admite verificacioacuten

Cuando la pseudociencia tiene que ver con la medicina puede lle-

gar a ser peligrosa a veces por promover falsos diagnoacutesticos otras por

aplicar remedios no adecuados El posible dantildeo al paciente casi siem-

pre no proviene de la aplicacioacuten del tratamiento pseudocientiacutefico

(aunque en ocasiones el tratamiento en siacute pudiera ser perjudicial) sino

porque su aplicacioacuten impide que el paciente se someta al tratamiento

meacutedico convencional que eventualmente mejorariacutea su salud Con re-

gularidad aparecen en la prensa internacional casos que ilustran lo

anterior que a veces incluso llegan a los tribunales al aplicarse a las

personas terapias y medicamentos que no han sido validados por los

correspondientes ensayos cliacutenicos

Leyes y teoriacuteas Durante la revisioacuten del original un colega me llamoacute la atencioacuten que

en las Ciencias Sociales muchas veces se antepone la ley a la teoriacutea (y

en este libro se ha considerado lo contrario) Bajo ese punto de vista

se considera que la teoriacutea resume un conjunto de leyes y resulta ser

algo maacutes bien acabado terminado Aquiacute se considera una acepcioacuten

diferente comuacuten en las ciencias naturales que a nuestro entender no

entra necesariamente en contradiccioacuten con el punto de vista anterior

pues maacutes bien representa un nivel diferente de gradacioacuten Existen

teoriacuteashellip y teoriacuteas Y tambieacuten algo de tergiversacioacuten semaacutentica cuan-

do se les llama teoriacuteas a lo que no son maacutes que hipoacutetesis ie suposi-

ciones no contrastadas con la realidad

En las ciencias fiacutesicas y otras ciencias naturales muchas veces la

teoriacutea no se refiere a algo terminado sino al nivel primario de investi-

gacioacuten Es un meacutetodo de trabajo una herramienta que complementa al

experimento Es la forma en que se logra explicar cualitativa y cuanti-

tativamente un resultado experimental lo que permite disentildear nuevos

experimentos y predecir de antemano lo que posiblemente ocurriraacute Si

la prediccioacuten es correcta el conocimiento se ampliacutea y la teoriacutea se re-

fuerza Sirva de ejemplo la infinidad de artiacuteculos teoacutericos que se pu-

blican diacutea tras diacutea en las revistas cientiacuteficas especializadas donde no

se reportan resultados experimentales sino solo su posible interpreta-

cioacuten teoacuterica proponiendo relaciones o leyes particulares para esclare-

cer el por queacute el resultado de un determinado experimento

Usualmente las teoriacuteas cambian y se mejoran continuamente acer-

caacutendose soacutelo paso a paso a la realidad Cuando se alcanza una armoniacutea

total entre la teoriacutea y la praacutectica se llega a la ley como resumen final

de esa continua interaccioacuten Cuando eso ocurre las teoriacuteas pierden lo

que les quedaba de hipoacutetesis para convertirse en certezas porque ya

no se basan en la suposicioacuten o especulacioacuten sino en la praacutectica en la

interaccioacuten con la realidad en deducciones e inducciones rigurosas y

en una amplia evidencia experimental Y desde luego muchas hipoacute-

tesis se desechan cuando se comprueba que son ajenas a la realidad

que pretenden describir

Y coincidiendo con la interpretacioacuten mencionada maacutes arriba lo

que una vez fue teoriacutea y pasoacute a ser ley puede sin dudas llegar a for-

mar parte de una teoriacutea maacutes general que incluya varias leyes sin que

haya contradiccioacuten alguna pues en el universo cientiacutefico todo es per-

fectible

iquestY las respuestas a las preguntas que aparecen al inicio de esta in-

troduccioacuten Esperamos que el lector las encuentre en las paacuteginas si-

guientes

5

CAPIacuteTULO 1

MAGNETISMO lsquoMISTERIOSOrsquo

El progreso lejos de consistir en el cambio descansa en la retentiva

Cuando el cambio es absoluto no queda ente alguno al que mejorar y no

se establece direccioacuten para una posible mejora y cuando la experiencia

no se conserva como entre los salvajes la infancia es perpetua

Quienes no pueden recordar el pasado estaacuten condenados a repetirlo

En la primera etapa de la vida la mente es friacutevola y se distrae con facili-

dad no consigue el progreso por falta de constancia y consecuencia Asiacute

son los nintildeos y los baacuterbaros su instinto no ha aprendido nada de la expe-

rienciarsquo

JORGE AGUSTIacuteN NICOLAacuteS RUIZ DE SANTAYANA Y BORRAacuteS (1863-1952)

Poeta y filoacutesofo espantildeol-norteamericano

Algo para recordar

En alguna ocasioacuten a todos nos ha llamado la atencioacuten la propiedad que

poseen los imanes de interactuar a distancia de repelerse o atraerse

entre siacute o de atraer objetos que no son imanes como clavos o hebillas

sin tocarlos directamente Auacuten maacutes en determinada posicioacuten los ima-

nes son reacios a unirse en otra no quieren separarse

Esta misteriosa accioacuten a distancia sin contacto directo que tanto

atrae como repele resulta auacuten maacutes equiacutevoca por cuanto algunos obje-

tos son atraiacutedos por el imaacuten y otros muy parecidos no Cuando un

imaacuten atrae un objeto se puede interponer una laacutemina de cartoacuten o ma-

dera entre el imaacuten y el objeto iexcly lo seguiraacute atrayendo Y para acrecen-

tar auacuten maacutes el misterio cuando algunos objetos se frotan repetidamen-

te con un imaacutenhellip iexcltambieacuten se vuelven magneacuteticos Como si alguna

especie de espiacuteritu o presencia inmaterial contenida en el imaacuten fuera

capaz de transferirse al otro objeto Por cierto si alguna vez necesita

insertar un tornillo en una posicioacuten incoacutemoda pruebe a frotar suave-

mente el destornillador con un imaacuten desde el mango hacia la punta -o

al reveacutes- pero siempre en el mismo sentido Una vez hecho esto si el

tornillo tiene hierro en su composicioacuten quedaraacute adherido a su extre-

mo facilitando la insercioacuten en el sitio deseado

No es posible hacer un compendio de los fenoacutemenos magneacuteticos

maacutes habituales sin mencionar las supuestamente maacutegicas propiedades

de los imanes Han sido invocadas por iluminados falsos expertos y

curanderos de todo tipo para intentar curar o sanar a la gente mediante

pases o influencias magneacuteticas atribuyendo al magnetismo propieda-

des que de ninguna manera posee Tal comportamiento ante lo desco-

nocido parece ser innato a la naturaleza humana Hace 2 500 antildeos

Cleoacutebulo de Lindos uno de los siete sabios de la Antigua Grecia

afirmaba ldquohellipnada hay tan comuacuten en el mundo como la ignorancia y

los charlatanesrdquo

Tales praacutecticas quizaacutes pudieran tener alguna excusa en eacutepocas re-

motas cuando no se teniacutea la menor idea del origen de las propiedades

magneacuteticas Actualmente no tienen otra explicacioacuten que la irresponsa-

bilidad de quienes intentan aplicarlas sin informarse previamente

negando el pasado y el avance de los conocimientos cientiacuteficos por

todos los medios a su alcance

Ejemplos concretos abundan en la historia Cada vez que aparece

una teacutecnica novedosa y poco conocida o un nuevo fenoacutemeno fiacutesico

quiacutemico o bioloacutegico es casi una regla que al poco tiempo aparezcan

terapeutas que afirman poder curar una u otra dolencia aplicando la

nueva teacutecnica Pero las afirmaciones nunca van acompantildeadas por los

correspondientes estudios o ensayos cliacutenicos que corroboren la efecti-

vidad de la propuesta simplemente se enuncia una suposicioacuten como si

fuera una realidad lo que muchas veces resulta suficiente para que los

incautos caigan en las redes del iluminado de turno

Los ejemplos incluyen los intentos de aplicar imanes para curar di-

versas dolencias desde los tiempos antiguos o la de utilizar la recieacuten

surgida electricidad a principios del siglo pasado con los mismos fi-

nes Ejemplos maacutes recientes incluyen el novedoso neutrino (no tan

novedoso como poco conocido) para intentar justificar las absurdas

curaciones a distancia o las fotos Kirlian para probar la existencia de

la tergiversada bioenergiacutea supuestamente asociada solo a lo vivo y

capaz de regular los estados de salud o de aacutenimo de las personas

Se intenta asiacute explicar lo ilusorio con algo falseado que no es del

dominio puacuteblico o que auacuten no se conoce bien sin aportar evidencias

concretas de lo que se afirma Paradigma de lo absurdo aunque por

increiacuteble que parezca muchas veces funciona en determinados ciacutercu-

los incluso autodenominados cientiacuteficos sin serlo

Engantildeo de las pulseras En febrero de 2010 se publicoacute en el Diario Sur un informe sobre la

venta en Espantildea de las pulseras holograacuteficas lsquoPower Balancersquo

(httpwwwdiariosures20100210mas-actualidadsociedadnegocio-

redondo-201002100844html) (Figura 11)

Figura 11 Pulsera Power Balance y ampliacioacuten

del holograma (Tomado de

httpwwwdiariosures)

Seguacuten el artiacuteculo ldquohelliplas pulseras se agotan nada maacutes llegar a las

tiendas y el nuacutemero de reservas excede con creces las unidades que

salen al mercado Aunque la importadora es reacia a facilitar datos

sobre sus ventas en Espantildea un cruce de cifras permite aventurar que

estariacutean en torno a las 100 000 unidades diarias Un negocio redondo

si se tiene en cuenta que cada brazalete vale 35 eurosrdquo Es decir una

sola pulsera cuesta maacutes que el ingreso mensual promedio de cualquier

necesitado en un paiacutes pobre El precio de costo de los materiales con

que se confecciona la pulsera es de 1 euro aproximadamente

El negocio era tan fructiacutefero que enseguida surgieron muchos

competidores para tratar de coger su parte del pastel Las marcas de

pulseras se multiplicaron EFX Equilibrium Ion Balance Powerplus

Power equilibrium Trion-Z Energy balance Harmony zen 9

iquestY cuaacutel es el supuesto beneficio que brindan estas pulseras

Josh Rodarmel de Orange County California quien junto a su

hermano Troy las introdujo en el mercado en 2007 habiacutea declarado

con anterioridad haber implantado en hologramas frecuencias que

reaccionan positivamente al campo magneacutetico del cuerpo afirmando

que todo tiene una frecuencia al igual que los moacuteviles el wifi las

ondas de radio y cosas por el estilo y que todas reaccionan entre siacute

Seguacuten Rodarmel hay frecuencias que reaccionan negativamente con

el cuerpo pero otras lo hacen positivamente eacutel y su hermano habiacutean

descubierto coacutemo meterlas en un holograma que en contacto con el

cuerpo proporciona equilibrio fuerza y flexibilidad

En realidad la tal pulsera no es maacutes que un aro de goma que incor-

pora dos hologramas como los que pueden aparecer en cualquier tarje-

ta de creacutedito o en algunos sellos El modelo que maacutes eacutexito tiene estaacute

hecho con silicona aunque tambieacuten hay otro de neopreno Antildeade la

publicidad que Power Balance no contiene ninguna fuente de energiacutea

por siacute sola sino que son ldquolas energiacuteas bio-eleacutectricas de cada uno las

que cargan el holograma quantum sintonizando con el biocampo y

armonizando con tu chi interiorrdquo

En otro sitio se expresa que Power Balance es una frecuencia en siacute

almacenada en un medio (el holograma) que restaura el equilibrio

electromagneacutetico del cuerpo aislando a cada ceacutelula viva de los factores

externos que le impiden funcionar al 100 de sus capacidades

Lo anterior no es maacutes que palabreriacutea sin sentido donde se combi-

nan palabras de significado real como frecuencia sintoniacutea y hologra-

ma con otras inventadas de contenido semirreligioso o esoteacuterico como

chi o tergiversadas o ficticias como biocampo Obviamente se sigue

un patroacuten similar al de otros timos del mismo corte se tergiversan

palabras conocidas por el gran puacuteblico cuyo verdadero significado es

manejado solo por los especialistas

Todos saben lo que es sintonizar la radio pero solo los entendidos

saben que al sintonizar se estaacute haciendo resonar un circuito del equipo

con una sentildeal electromagneacutetica especiacutefica de las muchas que llegan

provenientes de diferentes emisoras

iquestQueacute seraacute una lsquofrecuencia en siacutersquo

Una frecuencia es el nuacutemero de veces que cualquier fenoacutemeno se

repite por segundo u otra unidad de tiempo (rotaciones oscilaciones

latidos etc) Es un nuacutemero que representa un concepto no un objeto

tangible Cuando los promotores hablan de almacenar frecuencias

estaacuten hablando de almacenar un concepto abstracto no de almacenar

un objeto A pesar de tener un valor numeacuterico una frecuencia no se

puede almacenar como tampoco se puede almacenar el tiempo para

despueacutes gastarlo cuando sea conveniente es un engantildeo total Sin con-

tar el hecho de que los hologramas no se cargan como si fueran pilas

reversibles

El Instituto Nacional del Consumo de Espantildea adscrito al Ministe-

rio de Sanidad respondioacute satisfactoriamente ante las alertas de los

periodistas y asociaciones de consumidores enviando el 28 de mayo

de 2010 una circular a las comunidades alertando sobre un posible

fraude con las pulseras ldquoLas pretendidas propiedades terapeacuteuticas o

potenciadoras que los fabricantes y comercializadores atribuyen a

determinadas pulseras incumplen lo establecido en la normativa que

regula la publicidad y promocioacuten comercial de los productos El Real

Decreto 190796 prohiacutebe cualquier clase de publicidad o promocioacuten

directa o indirecta masiva o individualizada de productos materiales

sustancias energiacuteas o meacutetodos con pretendida finalidad sanitaria

cuando sugieran o indiquen que su uso o consumo potencian el rendi-

miento fiacutesico psiacutequico deportivo o sexualrdquo Finalmente el 18 de

octubre de 2010 la Junta de Andaluciacutea impuso una multa de 15 000

euros calificada de irrisoria por algunos a la Power Balance en Espa-

ntildea por lsquofalta grave de publicidad engantildeosarsquo sancioacuten tipificada en el

art 35 b 1ordm de la Ley General de Sanidad

En enero de 2011 un grupo de consumidores norteamericanos dis-

gustados con la obvia estafa a que habiacutean sido expuestos presentaron

una demanda en los tribunales contra los hermanos Rodarmel Eacutestos

se vieron forzados a hacer una declaracioacuten afirmando que no existiacutea

evidencia cientiacutefica para sus afirmaciones y llegar a un acuerdo con

los demandantes por el monto de 57 millones de doacutelares

La realidad es que estos emprendedores fabricantes-timadores no

hicieron maacutes que modernizar con hologramas la vieja supercheriacutea de

la magnetoterapia y los ilusoriamente beneacuteficos campos magneacuteticos y

electromagneacuteticos Ya en 2006 un juez de Estados Unidos habiacutea con-

denado al distribuidor de una pulsera magneacutetica similar a rembolsar a

100 000 compradores el dinero gastado a causa de la publicidad enga-

ntildeosa Entre otros beneficios las pulseras presumiacutean de controlar la 11

hipertensioacuten El precio de cada una podiacutea llegar a los 250 euros Entre

2000 y 2003 los vendedores lograron recaudar unos 18 millones de

euros

Durante la vista puacuteblica el juez Morton Denlow citoacute un estudio de

la Cliacutenica Mayo que atribuiacutea la eficacia referida por algunos usuarios

al efecto placebo (fenoacutemeno de sugestioacuten bien conocido que hace que

los siacutentomas declarados por el enfermo puedan mejorar con un falso

tratamiento) El magistrado argumentoacute que las supuestas propiedades

de la pulsera un aro de metal terminado en dos pequentildeas esferas eran

ldquohellip maacutes ficcioacuten que cienciardquo (Figura12)

Figura 12 Pulsera magneacutetica Tomado de

wwwelmundoes suplemento 1692006 nuacutemero 676

La versioacuten opuesta del efecto placebo el nocebo tambieacuten existe

Consiste en el empeoramiento de los siacutentomas o signos de una enfer-

medad por la expectativa del paciente de sentir efectos dantildeinos 12

dolorosos o desagradables ante una falsa medida terapeacuteutica El tema

se trata con mayor detalle en el capiacutetulo 8

Vale la pena hacer notar que los timadores cuestan muy caro Fue

necesario un proceso judicial que duroacute tres antildeos sumado a una inves-

tigacioacuten de la Cliacutenica Mayo para poder desinflar el enorme globo

generado por la pequentildea empresa espantildeola Bio-Ray con sus pulseras

magneacuteticas Y a pesar de todo es muy posible que a la larga los em-

presarios hayan sacado en la jugada ganancias de unos cuantos cientos

de miles (o millones) de euros

En el uacuteltimo capiacutetulo se muestran otros ejemplos del uso desatina-

do de los imanes y la radiacioacuten electromagneacutetica Es de notar que en

algunos ciacuterculos se ha extendido confusa e incorrectamente el teacutermino

magnetoterapia para designar lo que debiera llamarse electromagneto-

terapia pues se aplica radiacioacuten electromagneacutetica y no campos mag-

neacuteticos estaacuteticos

En la radiacioacuten electromagneacutetica estaacuten presentes de forma insepa-

rable ambos tipos de campo el eleacutectrico y el magneacutetico interaccio-

nando continuamente entre siacute De aquiacute que la ilusoria magnetoterapia

se refiera (o debiera referirse) uacutenica y exclusivamente al uso de cam-

pos magneacuteticos estaacuteticos como el de los imanes permanentes sin

componente de campo eleacutectrico Los modernos magnetoterapeutas ni

siquiera estaacuten al tanto de esta realidad elemental y aplican el teacutermino

magnetoterapia indistinta y confusamente a uno u otro caso

Asesino invisible El caso de las pulseras magneacuteticas puede haber dantildeado el bolsillo de

muchos aunque se reconoce que difiacutecilmente pueda haber dantildeado su

salud puesto que no causan efecto alguno a no ser que actuacuteen por

sugestioacuten como placebo El efecto placebo puede sedar pero no cura

por lo que el posible dantildeo causado de forma indirecta siempre estaraacute

presente ya que el paciente puede dejar de utilizar los medicamentos

adecuados confiando en la eficiencia del falso remedio Es este quizaacutes

el mayor peligro que ofrecen en el presente las terapias magneacuteticas

espurias desviar la atencioacuten del paciente de la medicacioacuten adecuada

(que a la larga pudiera ser fatal en algunos casos)

13

No estamos exagerando ya ha ocurrido en el pasado que la aplica-

cioacuten innovadora e indiscriminada de nuevos descubrimientos ha traiacutedo

por consecuencia graves dantildeos a las personas e incluso la muerte Un

ejemplo muy instructivo aunque no el terreno de los imanes sino en el

de la radiacioacuten electromagneacutetica es el de la aplicacioacuten incontrolada de

los rayos X en sus comienzos

Al poco tiempo de aparecer los primeros equipos para hacer radio-

grafiacuteas surgieron en Estados Unidos salones de belleza que usaban los

rayos X para depilar los vellos en diversas partes del cuerpo princi-

palmente de mujeres joacutevenes El tratamiento era promocionado entre

otros por el meacutedico Albert C Geyser quien se presentaba con los

siguientes atributos seguacuten el original en idioma ingleacutes ldquoMedical Di-

rector of the Tricho System Formerly Professor of Physiological

Therapy and Chief of Clinic at Fordham University Lecturer and

Chief of Electro and Roentgenray Clinic at Cornell College Lecturer

and Chief of the Electro and Radio Therapy Clinic at the New York

Polyclinic etcrdquo En fin como para creer a pie juntillas todo lo que eacutel

afirmara

En 1925 existiacutean en Estados Unidos alrededor de 75 maacutequinas Tri-

cho disentildeadas para eliminar los molestos e indeseables vellos en las

mejillas y el labio superior de sentildeoras y sentildeoritas (y quizaacutes de alguacuten

que otro insatisfecho caballero figura 13) Sin embargo al cabo de

unos pocos antildeos se comproboacute que una gran dosis uacutenica de radiacioacuten o

muchas dosis pequentildeas repetidas en largos periacuteodos podiacutean dantildear

seriamente los tejidos sin que el dantildeo se notara de inmediato causan-

do lesiones que saliacutean a la luz meses o antildeos despueacutes Las lesiones se

manifestaban como cambios en la pigmentacioacuten queratosis uacutelceras y

la aparicioacuten de carcinomas que conduciacutean a la muerte

En 1930 el doctor Henry H Hazen publicoacute un artiacuteculo titulado

ldquoDantildeos como Resultado de la Irradiacioacuten en los Salones de Bellezardquo

(American Journal of Roentgenology and Radium Therapy Vol23

No4 409-412 1930) donde aparece escrito lo siguiente ldquoHace alre-

dedor de 5 antildeos cierto nuacutemero de salones de belleza en varias ciuda-

des instalaron maacutequinas Roentgen con el propoacutesito de tratar el vello

superficialhellip (tambieacuten) se aplicaron tratamientos para otras condicio-

neshellip En mi lista hay una paciente que alegaba haber sido tratada por

acneacute y otra por pecasrdquo 14

Figura13 ldquoEl sistema Tricho para eliminar el vello

facial mediante los rayos-X Paciente recibiendo tra-

tamiento en la mejilla Ni dolor ni sensacioacuten de al-

guacuten tipo El meacutetodo infalible usado exitosamente

por 16 antildeos por el Dr Albert C Geyser finado pro-

fesor de Terapeacuteutica Eleacutectrica en la Universidad de

Cornell y refrendado por muchos meacutedicos destaca-

dos No agujas no cera no reactivos Indoloro e

inocuo Garantizado que es permanenterdquo

En su gran mayoriacutea eran mujeres con edades entre 18 y 30 antildeos

Maacutes adelante resume el doctor Hazen

ldquoEn varios congresos han aparecido muchos reportes de dantildeos a la

piel causados por los tratamientos de rayos Roentgen en los salones de

bellezahellip En esta serie de 10 casos no menos de 7 mujeres han recibi-

do serios dantildeoshellip Es de notar que en cada caso aparecioacute una irritacioacuten

a partir de la tercera o cuarta sesioacuten y que no obstante se continuoacute la

aplicacioacuten de los tratamientos No podemos dejar de maravillarnos de

la estupidez de los operadores y de la persistencia e ignorancia de las

viacutectimas Cualquier medida para proteger de su propia tonteriacutea a las

mujeres que buscan mejorar su apariencia es recomendable Es asom-

broso que en muchas comunidades las actas de praacutectica meacutedica inclu-

yan solamente la prescripcioacuten de medicamentos y permitan a cual-

quier fisioterapeuta aplicar sus praacutecticas sin permiso o interferencia

con un total desprecio por los peligros potenciales de su procederrdquo

Lo que resulta auacuten maacutes sorprendente es que situaciones similares

se produzcan en la actualidad no con los rayos X sino otros procedi-

mientos que prometen un maacuteximo de beneficios con un miacutenimo de

incomodidad pero que no curan nada y a la larga pudieran resultar

dantildeinos para el paciente La situacioacuten es mucho peor cuando los prac-

ticantes se ven estimulados por la indiferencia la tolerancia y a veces

el apoyo oficial sumado a criterios de autoridad para intentar acallar

las criacuteticas Una vez introducidos los supuestos tratamientos o tera-

pias son muy difiacuteciles de erradicar A pesar de que el procedimiento

de Tricho podiacutea llegar a causar la muerte reportes de viacutectimas dantildea-

das aparecieron en las revistas meacutedicas hasta unos 15 antildeos despueacutes

bien entrada la deacutecada de los cuarenta

Magnetismo terrestre y campo magneacutetico iquestQueacute es a fin de cuentas el magnetismo iquestY un campo magnetostaacuteti-

co iquestY la radiacioacuten electromagneacutetica No es posible contestar estas

preguntas en pocas palabras

Ante todo es necesario insistir y dejar bien establecido que una co-

sa son los campos magnetostaacuteticos propios de los imanes permanen-

tes que no variacutean con el tiempo y otra muy diferente la radiacioacuten

electromagneacutetica Sus propiedades difieren enormemente De aquiacute que

en este primer capiacutetulo se comience por los campos magnetostaacuteticos

describiendo el magnetismo mineral el campo magneacutetico terrestre

sus principales propiedades y su relacioacuten con el Sol y otros planetas

Magnetita

Las propiedades magneacuteticas del oacutexido de hierro se conocen desde los

tiempos antiguos La magnetita o piedra imaacuten un oacutexido natural de

foacutermula quiacutemica Fe3O4 tiene la propiedad de atraer los objetos elabo-

rados con hierro metaacutelico o sus aleaciones fenoacutemeno que ya le era

familiar a los antiguos egipcios griegos y romanos No es el uacutenico

oacutexido de hierro que existe pero la hematita -Fe2O3 la maghemita -

Fe2O3 y la wuumlstita FeO no poseen propiedades similares a la magneti-

ta 16

Los primeros yacimientos de magnetita de los que se tiene noticia

se encontraban cerca de Magnesia de Tesalia en Grecia junto a me-

nas de oxido y carbonato de magnesio Aparentemente de ahiacute se deri-

voacute el nombre magnetismo del griego μαγνέσ (magneacutes = imaacuten)

Cuando se frota repetidamente un pedazo de hierro alargado con

una piedra imaacuten este adquiere a su vez la capacidad de atraer deacutebil-

mente otros pedazos de hierro se convierte en un imaacuten permanente

Al igual que los trozos del mineral magnetita los imanes producidos

por frotamiento estaacuten polarizados es decir cada uno de ellos tiene dos

regiones o extremos donde las propiedades magneacuteticas se manifiestan

de forma maacutes intensa Las dos regiones se designaron arbitrariamente

como polo norte (o positivo) y polo sur (o negativo) Es faacutecil compro-

bar que los polos de igual signo se repelen y los de signo opuesto se

atraen

Una propiedad del hierro magnetizado es que cuando se le da una

forma alargada o de aguja y se le permite girar libremente (por ejem-

plo suspendido de una cuerda por su centro o flotando en agua sobre

un corcho) la aguja tenderaacute invariablemente a alinearse en la direccioacuten

aproximada norte-sur y de ahiacute los nombres polo norte para el extremo

que se orienta al norte y polo sur para el contrario Existen evidencias

de que los chinos utilizaban estas bruacutejulas rudimentarias para guiarse

en la navegacioacuten desde hace unos mil antildeos El instrumento se comen-

zoacute a utilizar en occidente unos 300 antildeos despueacutes En la figura 14 se

muestra una bruacutejula moderna

Cuando Cristoacutebal Coloacuten cruzoacute el Atlaacutentico en 1492 en busca de las

Indias notoacute que la aguja de su bruacutejula se desviaba ligeramente de la

direccioacuten norte indicada por las estrellas y que la desviacioacuten cambiaba

a medida que se alejaba del continente Pero no fue hasta unos 100

antildeos despueacutes que el meacutedico de la reina Isabel I de Inglaterra William

Gilbert logroacute explicar la desviacioacuten al considerar que la tierra era un

imaacuten gigantesco con sus polos magneacuteticos situados a cierta distancia

de los polos geograacuteficos Estos uacuteltimos son los puntos de la superficie

del planeta por donde pasa su imaginario eje de rotacioacuten El polo norte

o positivo de la bruacutejula siempre apunta al polo magneacutetico norte no al

geograacutefico ademaacutes la posicioacuten de los polos magneacuteticos no es inalte-

rable variacutea con los antildeos La diferencia entre la direccioacuten que indica la

bruacutejula y la del norte geograacutefico o verdadero se llama declinacioacuten

magneacutetica 17

Figura 14 Una aguja o laacutemina magnetizada que puede

girar libremente como la de la bruacutejula siempre apunta

al polo norte magneacutetico

Los imanes son capaces de atraerse o de repelerse y de atraer al

hierro sin que haya contacto directo entre ellos aunque se encuentren

separados a gran distancia La aguja de la bruacutejula gira a causa del

magnetismo terrestre alineaacutendose en la direccioacuten norte-sur a pesar de

que los polos magneacuteticos de la tierra se encuentran a miles de kiloacuteme-

tros Para explicar la existencia de esta interaccioacuten a distancia sin

contacto directo entre los cuerpos los fiacutesicos introdujeron el concepto

de campo magneacutetico

Se considera que cualquier imaacuten tiene asociado un campo magneacuteti-

co que modifica las propiedades del espacio que lo rodea El campo se

extiende en todas las direcciones y es el medio de interaccioacuten con

otros imanes con el hierro y con cualquier otro cuerpo que se conside-

re Se representa mediante una flecha o vector de longitud proporcio-

nal a su valor o intensidad en cada punto (vector intensidad de cam-

po)

Es usual representar la distribucioacuten del campo magneacutetico alrededor

de cualquier objeto mediante liacuteneas imaginarias las liacuteneas de induc-

cioacuten magneacutetica Se dibujan de forma tal que son paralelas a la direc-

cioacuten del vector intensidad de campo en cada punto En la figura 15 se

representan las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica de nuestro planeta Alliacute

donde aparecen maacutes unidas seraacute mayor la intensidad del campo

Figura 15 El extremo de la aguja imantada que apunta al

norte magneacutetico se denomina polo positivo o norte del

imaacuten y se designa con el signo (+) mientras que el otro es

el polo negativo o sur y se designa con el signo (-)

Como los polos magneacuteticos de igual signo se repelen y los de dife-

rente signo se atraen el polo magneacutetico terrestre situado al norte resul-

ta ser realmente un polo negativo (o sur) magneacutetico aunque se le de-

nomine ldquopolo magneacutetico norterdquo para diferenciarlo del polo geograacutefico

lo que a veces induce a confusioacuten

19

En la figura 15 es de notar que las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

solo son paralelas a la superficie de la tierra en las regiones cercanas al

ecuador En cualquier otra locacioacuten estaacuten algo desviadas formando un

cierto aacutengulo con la horizontal (lo que no impide que la bruacutejula siga

apuntando al norte) Es faacutecil comprobar el aacutengulo que forman las liacute-

neas con la horizontal utilizando una bruacutejula Una vez que haya sido

orientada hacia el norte en posicioacuten horizontal basta con girarla frac14 de

vuelta alrededor de la direccioacuten paralela a la aguja de manera que

quede perpendicular a su posicioacuten anterior La aguja giraraacute apuntando

hacia la tierra en el hemisferio norte y hacia el cielo en el hemisferio

sur quedando paralela a la liacutenea de induccioacuten y a la direccioacuten real del

campo en ese punto

El aacutengulo que forman las liacuteneas de induccioacuten con la horizontal en

cada punto de la Tierra es la lsquoinclinacioacutenrsquo del campo magneacutetico en ese

punto

Los polos magneacuteticos se encuentran a una distancia considerable

de los polos geograacuteficos Actualmente el polo norte magneacutetico se en-

cuentra cerca de la isla de Bathurst en el norte de Canadaacute a unos 1

600 km del norte geograacutefico el polo sur magneacutetico se encuentra cerca

de la Tierra Adelia de la Antaacutertica a unos 2 600 km del polo sur geo-

graacutefico Los polos magneacuteticos cambian de posicioacuten con el tiempo

fenoacutemeno conocido como deriva polar y se ha dado el caso de que la

deriva polar se invierta es decir que el desplazamiento de los polos

cambie de sentido o retroceda (Figura 16) La ciencia que estudia los

fenoacutemenos magneacuteticos asociados a la Tierra y su atmoacutesfera se conoce

como Geomagnetismo

A los polos magneacuteticos les gusta el movimiento Ademaacutes de desplazarse a lo largo de la historia geoloacutegica la polaridad

de los polos terrestres tambieacuten se ha invertido perioacutedicamente el norte

magneacutetico se ha convertido en sur y viceversa La razoacuten de estas in-

versiones no es conocida sin embargo han quedado registradas visi-

blemente en las rocas de origen iacutegneo que se van creando tanto en la

superficie de la tierra como en los fondos marinos de nueva forma-

cioacuten

En la deacutecada de 1900-1910 B Brunhes en Francia y M Matuyama

en Japoacuten encontraron que las rocas podiacutean catalogarse en dos grandes

grupos de acuerdo con sus propiedades magneacuteticas El primer grupo

correspondiacutea a las rocas de polaridad normal con su magnetizacioacuten

orientada en la misma direccioacuten y sentido del campo magneacutetico de la

Tierra El segundo estaba constituido por las rocas con polaridad in-

versa con la magnetizacioacuten orientada en sentido contrario a la del

campo terrestre Esta particularidad generoacute muchas interrogantes en su

eacutepoca pues la existencia de dos orientaciones magneacuteticas con sentido

contrario pareciacutea algo totalmente arbitrario e inexplicable Los estu-

dios en diversas locaciones geograacuteficas permitieron conocer con exac-

titud cuaacutel era la orientacioacuten del campo magneacutetico de nuestro planeta

en las diferentes eras geoloacutegicas

Figura 16 Deriva del polo magneacutetico norte durante

los uacuteltimos 200 antildeos Con anterioridad a 1831 estaba

maacutes cercano al polo norte y se desplazoacute hacia el sur

21

Hoy dia se sabe que la roca fundida o magma que fluye de los vol-

canes y hendiduras de la corteza terrestre contiene gases disueltos y

partiacuteculas minerales soacutelidas entre ellas partiacuteculas de magnetita La

magnetita pierde sus propiedades magneacuteticas por encima de los 587 oC pero vuelve a recuperarlas cuando la temperatura disminuye por

debajo de ese valor Cuando el magma se enfriacutea y solidifica las partiacute-

culas de magnetita se magnetizan en la misma direccioacuten que el campo

magneacutetico terrestre y su magnetismo queda ldquocongeladordquo en la posi-

cioacuten original Asiacute quedoacute grabada en la roca la ubicacioacuten del campo

magneacutetico de la tierra en el momento que el magma solidificoacute

Durante la 2da Guerra Mundial (1939-1945) las reservas de petroacute-

leo disminuyeron considerablemente a causa de las acciones beacutelicas

Al terminar la guerra se organizoacute una buacutesqueda intensa en las plata-

formas submarinas para tratar de remediar la escasez de combustible

Las compantildeiacuteas de petroacuteleo construyeron buques con equipos especia-

les de perforacioacuten capaces de cargar toneladas de tuberiacuteas y de perfo-

rar a kiloacutemetros de profundidad Los estudios relacionados con la

oceanologiacutea tambieacuten fueron estimulados por esta situacioacuten y los

oceanoacutelogos comenzaron a estudiar en detalle las caracteriacutesticas mag-

neacuteticas del fondo de los oceacuteanos Uno de los equipos utilizados con

este fin fue un tipo de magnetoacutemetro muy sensible desarrollado para

equipar a los aviones que se dedicaban a la guerra antisubmarina

Las experiencias obtenidas de los buques exploradores de petroacuteleo

se aprovecharon para construir el Glomar Challenger un barco de

investigaciones disentildeado especiacuteficamente para los estudios geoloacutegicos

marinos capaz de tomar muestras de roca a gran profundidad Poste-

riormente mediante meacutetodos paleontoloacutegicos y estudios de isoacutetopos

radiactivos se determinoacute la edad de esas rocas y su orientacioacuten relati-

va Se comproboacute que la expulsioacuten del magma durante decenas de mi-

les de antildeos habiacutea dado lugar a las diferentes cadenas montantildeosas que

actualmente existen en el fondo de los oceacuteanos

iquestPor queacute precisamente en el fondo de los oceacuteanos Porque alliacute la

corteza terrestre es maacutes delgada y para salir al exterior el magma ne-

cesita recorrer un camino mucho maacutes corto que por cualquier otra viacutea

(Figura 17)

22

Figura 17 Cordillera del AtlaacutenticoTomado de This

Dynamic Earth US Dept of the InteriorUS Geological

Survey ISBN 0-16-048220-8

En la medida que se fue revelando la distribucioacuten magneacutetica en el

fondo de los oceacuteanos las diferencias entre las rocas con polaridad

directa e inversa expuestas por Brunhes y Matuyama a principios del

siglo XX dejaron de ser arbitrarias y fue tomando forma un cierto

patroacuten de distribucioacuten Cuando la regioacuten analizada llegoacute a ser suficien-

temente extensa se comproboacute que las regiones magneacuteticas en los fon-

dos oceaacutenicos estaban conformadas en bandas similares a las franjas

de una cebra Franjas de rocas con magnetizacioacuten alterna de polaridad

directa e inversa se alternaban a ambos lados de la cresta central del

oceacuteano Atlaacutentico las denominadas bandas magneacuteticas

En el fondo del oceacuteano la corteza nueva se forma continuamente en la

cresta o parte superior de la cordillera (Figura 18) Lejos de la cresta

las rocas son muy viejas y a medida que nos acercamos a la cresta son

cada vez maacutes joacutevenes lo que se comprueba al analizar la cantidad de

sedimentos depositados en el lecho oceaacutenico Sobre las rocas maacutes

viejas descansa una mayor cantidad de sedimentos

Figura 18 Evidencia experimental de la formacioacuten de las

bandas a) La cresta hace 5 millones de antildeos b) Hace 2 millo-

nes de antildeos c) Hoy diacutea Adaptado de This Dynamic Earth US

Dept of the InteriorUS Geological Survey ISBN 0-16-

048220-8

Las rocas maacutes joacutevenes cercanas a la cresta siempre tienen polari-

dad normal coincidiendo con la direccioacuten actual del campo magneacutetico

terrestre Las bandas de rocas maacutes alejadas alternan su polaridad de

normal a inversa y viceversa indicando que el campo magneacutetico de la

tierra ha invertido su polaridad muchas veces a lo largo de millones de

antildeos Los modelos teoacutericos de formacioacuten de rocas en el fondo del

oceacuteano coinciden de forma excelente con los datos experimentales y

en el presente la corteza oceaacutenica se considera una especie de ldquocinta

magneacuteticardquo donde ha quedado registrada la historia del movimiento de

los polos y de las inversiones del campo magneacutetico terrestre durante mi-

llones de antildeos

En los uacuteltimos antildeos mediciones precisas han dado por resultado una

disminucioacuten significativa de la intensidad del campo magneacutetico terrestre

de aproximadamente 10 Se desconoce si este proceso conduciraacute a otra

inversioacuten de la polaridad o no en un futuro no muy lejano

Magnetosfera y viento solar iquestQuieacuten no sabe que el campo magneacutetico terrestre posibilita la orientacioacuten

geograacutefica con la ayuda de la bruacutejula Junto a la estrella polar sirvioacute de

guiacutea a los viajeros durante siglos Hoy diacutea tambieacuten tenemos el Global

Positional System (GPS) que realiza la misma funcioacuten con mucha mayor

precisioacuten apoyaacutendose en un sistema de 24 sateacutelites que circunvalan la

Tierra Lo que no desmerece ni mucho menos la utilidad de la bruacutejula

Pero es mucho menos conocido que el campo magneacutetico terrestre rea-

liza una segunda y mucha maacutes importante funcioacuten Protege nuestro plane-

ta de los excesos de la radiacioacuten solar hasta el punto que se ha estimado

que de no existir el campo magneacutetico la Tierra seriacutea un sitio seco y aacuterido

como Marte el viento solar habriacutea arrastrado al espacio su agua y su

atmoacutesfera desde hace muchiacutesimos antildeos

El viento solar es un flujo de partiacuteculas cargadas (mayormente proto-

nes y electrones de alta velocidad) que inciden continuamente sobre la

Tierra provenientes del Sol Las partiacuteculas logran escapar de la atraccioacuten

gravitatoria solar porque alcanzan gran energiacutea cineacutetica a causa de las

altas temperaturas

De manera similar a como el agua se desviacutea al chocar con la proa de

una embarcacioacuten y la rodea al interaccionar con el campo terrestre las

fuerzas magneacuteticas hacen que el viento solar cambie de rumbo sin modi-

ficar su energiacutea en una regioacuten del espacio llamada el arco de choque Las

partiacuteculas prosiguen su movimiento formando una larga cola alrededor de

la Tierra o girando a su alrededor creando asiacute una especie de cubierta o

envoltura la magnetofunda

Algunas partiacuteculas logran atravesar esa primera barrera magneacutetica pe-

ro son atrapadas maacutes adentro en los denominados cinturones de radia-

cioacuten de Van Allen (Figura 19) Otras logran lsquocolarsersquo finalmente y llegar

hasta la atmoacutesfera a traveacutes de las cuacutespides en los polos norte y sur inter-

accionando con los gases de las capas superiores La interaccioacuten se

25

puede observar a simple vista y es la que da origen a las auroras (boreal y

austral) fenoacutemeno muy comuacuten en las regiones polares pero que rara vez

se manifiesta cerca de los troacutepicos

Figura 19 Magnetosfera terrestre

Un efecto adicional de esta interaccioacuten electromagneacutetica es que

modifica las corrientes eleacutectricas en la ionosfera regioacuten donde se re-

flejan las ondas de radio De aquiacute que cuando la radiacioacuten es intensa

puede perturbar notablemente las comunicaciones y afectar incluso

los instrumentos electroacutenicos maacutes sensibles

Tormenta magneacutetica La tormenta magneacutetica es una perturbacioacuten transitoria global del cam-

po magneacutetico terrestre Consiste en un descenso bien definido de la

intensidad del campo en todo el planeta no mayor de 05 Dura

entre 12 y 24 horas seguido por una recuperacioacuten gradual que persiste

de 1 a 4 diacuteas La disminucioacuten es causada por un campo magneacutetico

sobrepuesto que se suma al campo terrestre en direccioacuten contraria

reduciendo su valor Se genera en la denominada corriente de anillo

en el cinturoacuten exterior de radiacioacuten que circunvala al planeta cuando

es reforzado por los protones procedentes de alguna erupcioacuten solar

violenta La existencia de esta y otras corrientes alrededor de nuestro

planeta ha sido determinada con gran precisioacuten a partir de las medi-

ciones realizadas por sateacutelites (Figura 110)

Figura 110 La corriente de anillo alrededor de la Tierra

En la actualidad es posible monitorear de forma continua la inten-

sidad del campo magneacutetico terrestre el observatorio Kakioka en Ja-

poacuten publica el registro diario en su sitio WEB (httpwwwkakioka-

jmagojpenindexhtml)

La relacioacuten entre las tormentas magneacuteticas y las manchas solares es

bien conocida desde finales del siglo XIX Cuando son visibles gran-

des manchas solares es mucho maacutes probable que aparezca una gran

tormenta magneacutetica El intenso campo magneacutetico asociado a las man-

chas va unido a fulguraciones y eyecciones de sustancia en la corona

solar Es asiacute como se proyectan nubes de plasma hacia el espacio in-

terplanetario en direcciones bien definidas Si una de esas eyecciones

se orienta hacia la Tierra su frente de onda daraacute origen a una tormenta

magneacutetica

El 13 de marzo de 1989 una tormenta severa hizo colapsar las re-

des eleacutectricas en Queacutebec Canadaacute En cuestioacuten de segundos muchos

circuitos de proteccioacuten se desconectaron Seis millones de personas

quedaron sin energiacutea eleacutectrica durante nueve horas con grandes peacuter-

didas econoacutemicas Esta excepcional tormenta magneacutetica produjo auro-

ras boreales a distancias tan lejanas del polo como es el sur de Texas

Fue el resultado de una gran emisioacuten de masa en la corona solar que

tuvo lugar 4 diacuteas antes

iquestSon dantildeinas las tormentas magneacuteticas La exposicioacuten directa a la

radiacioacuten de partiacuteculas de alta energiacutea como las que componen el

viento solar pueden causar enfermedad por radiacioacuten a personas y

animales El mecanismo es el mismo que el que tiene lugar durante las

explosiones o accidentes nucleares las partiacuteculas atraviesan los tejidos

causando dantildeos microscoacutepicos en las ceacutelulas La radiacioacuten puede afec-

tar los cromosomas causar caacutencer o servir de plataforma para otros

problemas de salud Dosis muy grandes son fatales de inmediato

La atmoacutesfera y la magnetosfera proporcionan un nivel adecuado de

proteccioacuten en la superficie terrestre pero los cosmonautas que se en-

cuentran en oacuterbita estaacuten sujetos a dosis potencialmente letales si son

expuestos a la radiacioacuten proveniente de una erupcioacuten solar Este es

otro de los problemas ineludibles que hay que resolver durante los

vuelos espaciales

Existe mucha especulacioacuten sobre si la lluvia de partiacuteculas que ori-

gina las tormentas magneacuteticas puede o no afectar a las personas en la

superficie terrestre pero casi no hay definiciones hasta el momento

Un reporte del antildeo 2000 publicado en el Astronomical amp Astrophysi-

cal Transactions (Vol 19 1) bajo el tiacutetulo ldquoConfirmacioacuten experimen-

tal del efecto bioefectivo de las tormentas magneacuteticasrdquo asienta sus

resultados en un meacutetodo de diagnoacutestico muy cuestionado y calificado

como no cientiacutefico la electropuntura de Voll (ver capiacutetulo 8) Estu-

dios maacutes recientes fundamentados en mediciones de mayor confiabi-

lidad indican una deacutebil relacioacuten estadiacutestica entre las tormentas magneacute-

ticas y la presioacuten arterial Esos estudios auacuten no han sido reproducidos

por otros investigadores por lo que no se pueden considerar como

definitivos

Magnetismo planetario y solar Los cuatro planetas gigantes (Juacutepiter Saturno Urano y Neptuno) po-

seen campos magneacuteticos mucho maacutes intensos que el terrestre El eje

magneacutetico de Saturno parece estar alineado exactamente con su eje

geograacutefico de rotacioacuten mientras que los de Urano y Neptuno estaacuten

inclinados unos 60ordm a partir del eje geograacutefico Venus por el contrario

no es magneacutetico mientras que el pequentildeo Mercurio solo ligeramente

maacutes grande que nuestra luna sorprendioacute a los cientiacuteficos por estar

magnetizado

Marte y la Luna no poseen campo magneacutetico pero presentan en su

superficie grupos de rocas magnetizadas de forma permanente sugi-

riendo que en alguacuten momento siacute lo tuvieron Los grupos de rocas

magnetizadas en Marte observadas por primera vez en la misioacuten es-

pacial del Mars Global Surveyor son especialmente sorprendentes

debido a que parecen formar bandas similares a las que aparecen en la

cordillera del Atlaacutentico

El campo magneacutetico de Juacutepiter es en particular notable Si los

campos de la Tierra y Juacutepiter fueran representados aproximadamente

por barras magneacuteticas en el centro del planeta la de Juacutepiter seriacutea unas

20 000 veces maacutes intensa El eje magneacutetico de Juacutepiter estaacute ligeramente

desviado del eje de rotacioacuten tal como sucede en la Tierra pero mien-

tras Juacutepiter y la Tierra giran en el mismo sentido la polaridad magneacute-

tica de Juacutepiter se encuentra invertida tiene sentido contrario al de la

Tierra

El Sol posee un campo magneacutetico semejante al de la Tierra pero

su magnetismo se manifiesta adicionalmente de otra manera A prin-

cipios de los antildeos 1600 Galileo Galilei y Christopher Scheiner obser-

varon manchas que se moviacutean en el ecuador solar Tardaban 27 diacuteas

en dar una vuelta completa por lo que dedujeron que el Sol giraba El

periacuteodo se incrementaba a 295 diacuteas en las regiones lejanas al ecuador

indicando que la superficie del Sol no era soacutelida Galileo y Scheiner

supusieron que las manchas eran nubes que flotando sobre la superfi-

cie obstruiacutean parcialmente el paso de luz

Ahora se sabe que las regiones de las manchas no son nubes sino que

estaacuten asociadas a intensos campos magneacuteticos Son maacutes oscuras porque

estaacuten algo maacutes friacuteas unos 2000 ordmC por debajo de la temperatura de los

alrededores Se supone que de alguna manera los intensos campos magneacute-

ticos reducen el flujo local de calor y disminuyen la temperatura en esa

regioacuten pero el proceso mediante el cual ocurre la reduccioacuten auacuten se des-

conoce Los astroacutenomos piensan que las corrientes eleacutectricas que fluyen

en el plasma solar y crean esos campos magneacuteticos toman su energiacutea de la

desigual rotacioacuten del Sol maacutes raacutepida en el ecuador

La intensidad de los campos calculada a partir de diversas mediciones

realizadas en la Tierra y en misiones espaciales con instrumentos muy

especializados resulta ser unas 3000 veces mayor que la del campo mag-

neacutetico terrestre A modo de comparacioacuten el valor de la intensidad de

campo de un imaacuten corriente como el de una bocina de audio puede ser

de 100 a 300 veces la del campo terrestre

Las manchas solares presentan muchos rasgos enigmaacuteticos Su

cantidad aumenta y disminuye siguiendo un ciclo algo irregular que

dura unos 11 antildeos (Figura 111) La mayor parte de las veces las man-

chas aparecen por pares con polaridades magneacuteticas opuestas En la

primera mitad de un ciclo la primera mancha que aparece tiene siem-

pre polaridad norte o (+) y la mancha siguiente polaridad sur (-)

pero en el ciclo posterior las polaridades se invierten

Figura 111 Ciclo de repeticioacuten del nuacutemero de man-

chas solares (Tomado de httpwwwistpgsfc

nasagovstargazeMintrohtm)

El campo magneacutetico global del Sol asociado a sus polos norte y

sur tambieacuten invierte su polaridad cada ciclo unos 3 antildeos despueacutes de

cada miacutenimo de manchas Todo lo anterior indica que este ciclo de 11

antildeos de las manchas solares es un fenoacutemeno esencialmente magneacutetico

Existen varias teoriacuteas para intentar explicar este comportamiento pero

ninguna es definitoria

Teoriacutea del dinamo autosustentable

Esta teoriacutea trata de explicar el origen de los campos magneacuteticos

presentes en muchos astros mediante un modelo simplificado que

imita la realidad Para ello considera un liacutequido conductor de la elec-

tricidad que se encuentra en rotacioacuten Ademaacutes su temperatura no es

homogeacutenea por lo que existen corrientes de conveccioacuten en su seno

similares a las que aparecen en un liacutequido calentado en una cazuela

Las primeras suposiciones acerca del origen del magnetismo terrestre

se sustentaban por el criterio de que la rotacioacuten de la Tierra era la res-

ponsable de la existencia del campo magneacutetico En primera instancia

la idea parece atractiva pues a las partiacuteculas elementales como los

protones y electrones se les asocia cierta rotacioacuten elemental (el mo-

mento angular orbital y el momento angular de spin) y ademaacutes poseen

propiedades magneacuteticas Asiacute por ejemplo PM Blackett ganador del

premio Nobel de 1948 por su trabajo acerca de los rayos coacutesmicos

sugirioacute alguna vez que quizaacutes cualquier objeto en rotacioacuten deberiacutea

tener un campo magneacutetico asociado Sin embargo todos los experi-

mentos realizados con este fin proporcionaron resultados negativos

Posteriormente el descubrimiento de la inversioacuten de la polaridad del

campo magneacutetico ocurrida muchas veces en los uacuteltimos millones de

antildeos (desde luego sin que el sentido de rotacioacuten de la Tierra variacutee)

contradijo enteramente la suposicioacuten de Blackett

Mediante el estudio de las ondas siacutesmicas que se originan durante

los terremotos se ha llegado a conocer que la Tierra posee un nuacutecleo

liacutequido denso de aproximadamente la mitad de su diaacutemetro constitui-

do esencialmente por hierro fundido A su vez ese nuacutecleo liacutequido

posee un nuacutecleo soacutelido auacuten maacutes pequentildeo (Figura 112)

Se supone que el metal fundido estaacute circulando respecto al nuacutecleo

y atraviesa continuamente el campo magneacutetico existente lo que crea-

riacutea corrientes eleacutectricas en el seno del liacutequido Como las corrientes

eleacutectricas generan campos magneacuteticos (ver capiacutetulo 3) de alguna ma-

nera la rotacioacuten creariacutea un campo magneacutetico autosostenido Es decir

el campo generariacutea corrientes que a su vez dariacutean origen al campo que

a su vez engendrariacutea otras corrientes y asiacute sucesivamente La dificul-

tad esencial radica en que hay que demostrar lo anterior basaacutendose

rigurosamente en las leyes de la fiacutesica lo que nadie ha logrado hasta el

momento

El problema es bastante peliagudo porque entre otras cosas la Tie-

rra gira alrededor de un eje imaginario lo que inmediatamente sugiere

que ese eje deberiacutea funcionar como un eje de simetriacutea Sin embargo

ya en 1931 Thomas G Cowling en Inglaterra demostroacute que ninguna

dinamo autosostenida en el centro de la Tierra podiacutea tener un eje de

simetriacutea Auacuten maacutes para resolver el problema de forma incontroverti-

ble seriacutea tambieacuten necesario obtener informacioacuten sobre las fuentes de

calor en el interior del planeta (informacioacuten que no se posee) o al me-

nos hacer suposiciones razonables que conduzcan a una solucioacuten

aceptable 31

Figura 112 El centro de la Tierra Tomado de

httpistpgsfcnasagovearthmagMdynamo2htm

Las fuentes de calor generan movimientos de conveccioacuten en el nuacutecleo

que tambieacuten tendriacutean que formar parte de la solucioacuten del problema

Pero no solo se desconoce doacutende estaacuten las fuentes maacutes intensas de

calor adicionalmente cualquier movimiento de conveccioacuten causado

por el calor estaraacute muy modificado por la rotacioacuten de la Tierra El

efecto seriacutea similar a coacutemo se modifica el movimiento de las masas de

aire en la atmoacutesfera haciendo que huracanes y tormentas se arremoli-

nen en su forma caracteriacutestica

Los intentos teoacutericos realizados hasta el momento solo proporcionan

aproximaciones que no se ajustan a la realidad Los modelos numeacuteri-

cos maacutes recientes buscan soluciones computadorizadas basadas en las

ecuaciones de la magnetohidrodinaacutemica pero para llegar a una solu-

cioacuten vaacutelida se deben resolver sistemas de ecuaciones muy complejos

cuyos paraacutemetros incluso no estaacuten bien determinados Se puede obte-

ner informacioacuten adicional en Demorest Paul Dynamo Theory and

Earths Magnetic Field 21 May 2001

(httpsetiathomeberkeleyedu~pauldetc210BPaperpdf) y tambien

en Fitzpatrick Richard MHD Dynamo Theory 18 May 2002

(httpfarsidephutexaseduteachingplasmalecturesnode69html)

CAPIacuteTULO 2

CAMPO MAGNEacuteTICO

Magnetismo microscoacutepico

Cualquier cuerpo estaacute formado por los pequentildeiacutesimos aacutetomos y estos a

su vez estaacuten constituidos por partiacuteculas mucho maacutes pequentildeas princi-

palmente protones neutrones y electrones aunque no son las uacutenicas

Protones y neutrones se concentran en un nuacutecleo diminuto 10 000 ve-

ces menor que la envoltura donde se encuentran los electrones en mo-

vimiento formando una especie de nube poco definida (figura 21) El

electroacuten es auacuten mucho maacutes pequentildeo tanto que resulta difiacutecil precisar

con exactitud cuaacutento maacutes

Figura 21 A Esquema aproximado de un aacutetomo B Re-

presentacioacuten imaginaria utilizada en algunos caacutelculos y

aproximaciones (modelo planetario)

Aacutetomo significa indivisible en griego La palabra se sigue usando

aunque en realidad los aacutetomos dejaron de ser indivisibles hace mucho

Son muy pequentildeos el aacutetomo maacutes ligero el de hidroacutegeno tiene un diaacute-

metro de aproximadamente 10-10 m (00000000001 m o una diezmillo-

neacutesima de miliacutemetro) Una sola gota de agua contiene maacutes de mil trillo-

nes de aacutetomos Un milloacuten de billones Se expresa por la unidad seguida

de 18 ceros o 1018 En las uacuteltimas deacutecadas la tecnologiacutea moderna ha

permitido fotografiar los aacutetomos e incluso manipularlos uno a uno

(figura 22)

Figura 22 Imaacutegenes de aacutetomos individuales obtenidas me-

diante diversos microscopios de uacuteltima generacioacuten A Aacuteto-

mos ordenados en la superficie de un soacutelido obtenida con un

microscopio electroacutenico de alta resolucioacuten B Aacutetomos indi-

viduales de xenoacuten sobre una superficie de niacutequel ordenados

utilizando un microscopio tuacutenel de barrido para formar las

letras IBM (International Businnes Machines)

Los aacutetomos tienen masa Todos los cuerpos son atraiacutedos hacia la

Tierra y al ser colocados en una balanza tienen peso Cuando los cuer-

pos estaacuten en reposo el peso se expresa por la conocida relacioacuten P =

mg donde m es la suma de las masas de los aacutetomos que lo conforman y

g la aceleracioacuten de la gravedad Los cuerpos tambieacuten poseen propieda-

des eleacutectricas los neutrones en el aacutetomo no tienen carga pero los pro-

tones tienen carga positiva y los electrones negativa En condiciones

normales los cuerpos son eleacutectricamente neutros pues sus aacutetomos po-

seen igual cantidad de protones y electrones Pero si por alguna razoacuten

un cuerpo adquiere electrones en exceso se cargaraacute negativamente Por

el contrario si tiene un defecto de electrones entonces predominaraacute la

carga positiva de los protones y el cuerpo tendraacute una carga positiva La

experiencia nos dice que los cuerpos cargados que poseen igual carga

se repelen y los de carga diferente se atraen

Finalmente ademaacutes de poseer extensioacuten masa y propiedades eleacutec-

tricas las sustancias tambieacuten poseen propiedades magneacuteticas Cada

electroacuten atesora un magnetismo intriacutenseco o momento magneacutetico cuyo

valor se representa por el momento magneacutetico de spin (μs) y se com-

porta como un imaacuten en miniatura Protones y neutrones tambieacuten poseen

un magnetismo intriacutenseco pero menos intenso que el de los electrones

Cuando los electrones pasan a formar parte de un aacutetomo especiacutefico

pueden o no comunicarle propiedades magneacuteticas en dependencia de su

cantidad y su pareamiento La razoacuten es que tienden a ubicarse en la

envoltura atoacutemica por pares con la polaridad opuesta anulando mu-

tuamente su magnetismo de la misma forma que dos imanes largos y

estrechos tienden a cancelarlo al pegarse por sus polos opuestos Si

todos los electrones estaacuten pareados el magnetismo total se cancelaraacute

Una contribucioacuten adicional de los electrones al magnetismo atoacutemico

resulta del momento magneacutetico orbital (μL) originado por la interac-

cioacuten de los electrones con el nuacutecleo atoacutemico (figura 23) El momento

magneacutetico atoacutemico (a) recoge las contribuciones de los momentos

magneacuteticos orbitales y de spin de todos los electrones del aacutetomo

Figura 23 Representacioacuten claacutesica del

momento magneacutetico de spin μs y el

momento magneacutetico orbital μL asocia-

dos a un electroacuten

Cuando la suma de las contribuciones de todos los electrones se anu-

la se obtiene un aacutetomo diamagneacutetico (μa = 0) que esencialmente no

posee propiedades magneacuteticas intriacutensecas aunque puede ser repelido

deacutebilmente por un campo magneacutetico externo como se veraacute en la sec-

cioacuten siguiente Las sustancias formadas por aacutetomos de este tipo son

sustancias o materiales diamagneacuteticos

En los aacutetomos paramagneacuteticos la suma de contribuciones produce un

momento magneacutetico no nulo (μa ne 0) y cada aacutetomo se comporta como

un imaacuten microscoacutepico Cuando esos aacutetomos se unen dan origen a los

materiales paramagneacuteticos

35

En adicioacuten existen aacutetomos paramagneacuteticos un tanto especiales que

se organizan de forma espontaacutenea para formar soacutelidos con propiedades

magneacuteticas mucho maacutes intensas que los paramagneacuteticos convenciona-

les estos soacutelidos se denominan ferromagneacuteticos y se describen en las

secciones siguientes

Diamagnetismo

Son diamagneacuteticos algunos metales como el cobre y el bismuto los

gases inertes como el helio el argoacuten y el neoacuten el hidroacutegeno molecular

la sal de mesa el agua y muchos otros compuestos orgaacutenicos e inorgaacute-

nicos Sin embargo a pesar de que el momento magneacutetico de los aacuteto-

mos de las sustancias diamagneacuteticas es nulo estas sustancias son capa-

ces de interaccionar con los campos magneacuteticos externos por la razoacuten

siguiente

Cuando un campo magneacutetico externo actuacutea sobre un material dia-

magneacutetico en los aacutetomos que lo componen aparecen dipolos magneacuteti-

cos inducidos similares a pequentildeos imanes pero de sentido contrario al

del campo externo aplicado Surgen fuerzas de repulsioacuten muy deacutebiles y

la sustancia diamagneacutetica es repelida hacia la regioacuten donde el campo

magneacutetico es menos intenso Esta propiedad es independiente de si el

campo externo tiene polaridad norte o polaridad sur

La interaccioacuten diamagneacutetica es muy pequentildea Solo es detectable

cuando se aplican campos magneacuteticos muy intensos y no es necesario

tomarla en cuenta en aplicaciones de intereacutes praacutectico cuando hay pre-

sentes efectos magneacuteticos adicionales como los paramagneacuteticos o fe-

rromagneacuteticos

Paramagnetismo

Son paramagneacuteticos algunos gases como el nitroacutegeno y oxiacutegeno mole-

culares metales como el aluminio el wolframio y el platino y muchas

sales y otros compuestos Al acercarse una sustancia paramagneacutetica a

un campo magneacutetico cada aacutetomo interacciona por separado con el

campo y su momento magneacutetico tiende a orientarse en la direccioacuten del

campo externo o se orienta realmente si la sustancia es un gas o un

liacutequido poco viscoso Conjuntamente surgen fuerzas de atraccioacuten tal y

como ocurre con los polos opuestos de dos imanes convencionales y la

sustancia es atraiacuteda deacutebilmente como un todo hacia la regioacuten donde el

campo es maacutes intenso (hacia donde estaacuten maacutes unidas las liacuteneas de in-

duccioacuten magneacutetica)

En la figura 24 una barra imantada ilustra lo dicho anteriormente

Las liacuteneas de induccioacuten salen de un extremo y se curvan para llegar al

otro formando rizos o bucles cerrados con una parte dentro del imaacuten y

la otra fuera El campo magneacutetico es maacutes intenso en los extremos de la

barra donde las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica estaacuten maacutes unidas en los

costados donde estaacuten separadas el campo magneacutetico es maacutes deacutebil

Figura 24 Las sustancias paramagneacuteticas son atraiacutedas

hacia donde el campo es maacutes intenso (liacuteneas de induccioacuten

magneacutetica maacutes unidas) Las diamagneacuteticas son repelidas

Este comportamiento no depende de si el polo es norte o

sur

Magnetismo macroscoacutepico No es posible separar los polos magneacuteticos Cualquier intento de dividir

un imaacuten permanente da origen a otros imanes con sus correspondientes

polos positivo y negativo aunque la divisioacuten se repita hasta alcanzar un

tamantildeo microscoacutepico y llegar al nivel atoacutemico (figura 25) Significa

que no existe una carga o monopolo magneacutetico anaacutelogo a la carga eleacutec-

trica que seraacute analizada en el capiacutetulo siguiente

La intensidad del campo magneacutetico en el vaciacuteo se designa usual-

mente por H o por la induccioacuten magneacutetica B Cuando se designa por

37

H su magnitud en el Sistema Internacional de Unidades se mide en

amperemetro (Am) Cuando se designa por B se mide en tesla (T) En

otros sistemas de unidades ya en desuso se utilizaban el Oersted (Oe)

y el Gauss (G) con ese fin Maacutes detalles sobre el Sistema Internacional

de Unidades aparecen en el apeacutendice al final del capiacutetulo

Figura 25 Dipolo magneacutetico

En el vaciacuteo B y H se relacionan por la expresioacuten B = oH donde o

es una constante denominada permeabilidad del vaciacuteo En cualquier

otro medio B y H se relacionan seguacuten B = o(H + M) donde H es el

campo externo al medio y M la magnetizacioacuten originada por la contri-

bucioacuten de los momentos magneacuteticos internos de la sustancia en cues-

tioacuten

Otros paraacutemetros magneacuteticos son la permeabilidad relativa r y la

susceptibilidad magneacutetica m relacionada con r por la expresioacuten m =

r ndash1 Para los paramagneacuteticos m es positiva mientras que para los

diamagneacuteticos es negativa En la tabla 21 aparecen los valores de algu-

nas sustancias Los valores negativos indican que tanto el cobre como

el agua son diamagneacuteticos

TABLA 21

Susceptibilidad magneacutetica de algunas sustancias

Sustancia m (adimensional)

Cobre - 098 x 10-5

Magnesio 12 x 10-5

Oxiacutegeno (1 atm) 1935 x 10-8

Agua - 056 x 10-6

38

Las ceacutelulas y los tejidos no obstruyen apreciablemente el paso del

campo magneacutetico De ahiacute que cuando se aplica uno de estos campos a

una planta animal o persona aunque sea de muy baja intensidad siem-

pre podraacute interactuar en mayor o menor grado con todas las moleacuteculas

aacutetomos e iones del sujeto en cuestioacuten La interaccioacuten seraacute mucho menos

importante con los aacutetomos e iones diamagneacuteticos que con los paramag-

neacuteticos y por regla general esta uacuteltima es la interaccioacuten que se debe

considerar junto a la ferromagneacutetica Las cargas en movimiento dentro

del organismo que crean corrientes eleacutectricas de intensidad detectable

tambieacuten pueden interaccionar con los campos magneacuteticos Si los cam-

pos magneacuteticos son muy intensos su interaccioacuten con las ceacutelulas y los

tejidos puede causar perjuicios en el organismo como se veraacute maacutes ade-

lante

Paramagnetismo y bajas temperaturas

Mediante la magnetizacioacuten y desmagnetizacioacuten sucesiva de sustancias

paramagneacuteticas se han obtenido las temperaturas maacutes lsquofriacuteasrsquo posibles

Desarrollado por primera vez en 1937 por el quiacutemico William Giauque

el meacutetodo utiliza un campo externo para alinear los momentos magneacuteti-

cos de los aacutetomos de la sustancia utilizada para enfriar usualmente una

sal paramagneacutetica en disolucioacuten La disolucioacuten se sumerge en un bantildeo

de helio liacutequido (- 2689 degC) que la enfriacutea y a la vez sirve de conduc-

tor del calor

La sal logra enfriarse conjuntamente con sus alrededores porque pa-

ra lograr alinearse cuando se aplica un campo externo los momentos

magneacuteticos de los aacutetomos que la componen necesitan ceder calor El

helio liacutequido traslada ese calor al exterior Cuando se eliminan a la vez

la conduccioacuten del calor (aislando el sistema) y el campo magneacutetico

externo los momentos magneacuteticos adoptan nuevamente una orientacioacuten

desordenada absorben calor y reducen la temperatura de la sal y sus

alrededores El proceso se repite ciacuteclicamente para lograr la mayor dis-

minucioacuten posible de la temperatura

Con este proceso se han alcanzado temperaturas muy cercanas al ce-

ro de la escala absoluta de Kelvin (hasta 0002 K) La temperatura del

hielo fundente (cero grados de la escala Celsius) equivale a 27315 K

El cero de la escala Kelvin se conoce como cero absoluto

De seguro el lector ya se habraacute preguntado iquestpor queacute algunas sustan-

cias tienen un magnetismo mucho maacutes fuerte que las demaacutes iquestPor queacute

algunas se magnetizan permanentemente formando imanes y otras no

La respuesta estaacute en que como se dijo antes dentro de las sustancias

formadas por aacutetomos paramagneacuteticos existe un grupo especial que tiene

propiedades magneacuteticas muy acentuadas las sustancias ferromagneacuteti-

cas

Ferromagnetismo

Ciertos soacutelidos metaacutelicos como el hierro el niacutequel el cobalto y muchas

de sus aleaciones son ferromagneacuteticos Estos materiales son atraiacutedos

fuertemente por el imaacuten con una intensidad miles de veces mayor que

los materiales paramagneacuteticos Algunos de ellos tienen la propiedad de

que pueden ser magnetizados permanentemente mediante un proceso

conocido por magnetizacioacuten teacutecnica que consiste en someter el mate-

rial a la accioacuten de un campo magneacutetico externo de gran intensidad

generado por un electroimaacuten (ver figura 211)

En adicioacuten a los metales y aleaciones tambieacuten existen oacutexidos y ce-

raacutemicas que poseen propiedades magneacuteticas notables La magnetita

Fe3O4 es una de estas sustancias asiacute como otros oacutexidos sinteacuteticos de

parecida estructura cristalina donde parte de los aacutetomos de hierro se

sustituyen con manganeso niacutequel cobalto zinc litio o sus mezclas

Los oacutexidos poseen un magnetismo un tanto diferente al anterior desde

el punto de vista microscoacutepico y se les llama ferrimagneacuteticos aunque

no existen diferencias esenciales en su comportamiento macroscoacutepico

La mayor diferencia es que los metales y aleaciones son buenos con-

ductores de la electricidad pero los ferrimagneacuteticos la conducen muy

mal son aislantes de la corriente eleacutectrica Sus propiedades magneacuteticas

aunque intensas no llegan a ser tan notables como en los ferromagneacuteti-

cos pero por otra parte su alta resistividad las hace insustituibles en

muchas aplicaciones Por ejemplo en dispositivos para radio y televi-

sioacuten donde los metales ferromagneacuteticos dan origen a grandes peacuterdidas

de energiacutea por disipacioacuten de calor

La intensa actividad magneacutetica de los materiales ferro y ferrimagneacute-

ticos se debe a que los aacutetomos de estas sustancias interaccionan espon-

taacuteneamente unos con otros Esa interaccioacuten hace que sus momentos

magneacuteticos se ordenen en conglomerados de tamantildeo microscoacutepico

llamados dominios magneacuteticos Todos los momentos magneacuteticos atoacute-

micos dentro de un determinado dominio apuntan en la misma

40

direccioacuten por lo que cada dominio se comporta como un dipolo magneacute-

tico de intensidad miles de veces mayor que la de un solo momento

magneacutetico de valor a

Es posible caracterizar el efecto magneacutetico mediante la magnetiza-

cioacuten M nuacutemero de momentos magneacuteticos atoacutemicos por unidad de vo-

lumen en el material considerado Si se utiliza el siacutembolo para indicar

la suma de todos los momentos magneacuteticos atoacutemicos a

en un volumen

V determinado entonces a

V

M La pequentildea flecha sobre μa indica

que al sumar hay que tomar en cuenta las diferentes direcciones hacia

donde estaacuten orientados los momentos magneacuteticos (son magnitudes vec-

toriales a diferencia de las escalares como la masa o la temperatura

que simplemente se suman) En el Sistema Internacional de Unidades

M se mide en las mismas unidades de H amperemetro (Am)

Dentro de cada dominio donde todos los momentos magneacuteticos

atoacutemicos estaacuten orientados en la misma direccioacuten M tiene el mayor

valor posible que puede alcanzar M = Ms (magnetizacioacuten de satura-

cioacuten) Sin embargo no todos los dominios magneacuteticos del material

estaacuten orientados en la misma direccioacuten A causa de la agitacioacuten teacutermica

siempre presente cada dominio estaraacute orientado en una direccioacuten dife-

rente a la de los restantes (figura 26) Si se considera el volumen de

todo el material y se suman los momentos magneacuteticos de todos los do-

minios microscoacutepicos aquellos orientados en sentido contrario se can-

celaraacuten El efecto que se obtiene al nivel macroscoacutepico es el de un ma-

terial sin magnetizacioacuten (M = 0)

En resumen en un material ferromagneacutetico no magnetizado previa-

mente dentro de cada dominio microscoacutepico la magnetizacioacuten tiene un

valor Ms pero en el promedio macroscoacutepico para todo el material M =

0

Para orientar todos los dominios en una misma direccioacuten es necesa-

rio aplicar un campo externo H asiacute es posible lograr que las fronteras

entre los dominios (las paredes de dominio) se desplacen de sus posi-

ciones de equilibrio Mediante ese mecanismo los dominios orientados

en la direccioacuten favorable paralela a H aumentan de tamantildeo a costa de

los dominios vecinos Aparece entonces una magnetizacioacuten macroscoacute-

pica resultante M ne 0 en la direccioacuten del campo aplicado y una fuerza F

de atraccioacuten notable sobre el material dirigida hacia el origen del cam-

po externo (figura 26) Si H es bastante intenso llega un momento en

que todos los momentos magneacuteticos apuntan en la misma direccioacuten y el

material queda totalmente magnetizado (o saturado) en lo macroscoacutepi-

co

Figura 26 Aplicacioacuten de un campo externo H sobre un

material ferromagneacutetico Aparece una fuerza F de

atraccioacuten hacia el origen del campo Si hay condiciones

adecuadas al retirar el campo externo el material queda

magnetizado en forma permanente

Materiales lsquodurosrsquo y lsquoblandosrsquo

Seguacuten su comportamiento en presencia del campo externo H los mate-

riales ferro y ferrimagneacuteticos tanto metaacutelicos como ceraacutemicos se divi-

den en duros y blandos En los materiales lsquodurosrsquo es necesario aplicar

un campo intenso para magnetizar el material Estos materiales se usan

para construir imanes artificiales pues son capaces de retener una parte

importante de la magnetizacioacuten despueacutes de que se retira el campo apli-

cado En los materiales lsquoblandosrsquo el campo necesario para magnetizar

el material es muy pequentildeo De aquiacute que estos materiales se utilicen

para fabricar dispositivos eleacutectricos y electroacutenicos que van a ser some-

tidos a un reacutegimen de campo variable (transformadores inductores y

nuacutecleos de electroimanes) donde la retencioacuten de la magnetizacioacuten o

remanencia es indeseable

Tanto los materiales duros como los blandos presentan el fenoacutemeno

de histeacuteresis que consiste en el retraso de la magnetizacioacuten M respecto

al campo aplicado H Si se grafican los diferentes valores que M va

tomando cuando H primero aumenta y despueacutes disminuye hasta inver-

tir su sentido se obtiene una curva cerrada caracteriacutestica llamada lazo

de histeacuteresis (figura 27) En vez de la magnetizacioacuten M tambieacuten es

usual emplear la induccioacuten magneacutetica B = μo (H + M) para caracterizar

el lazo En la figura 27 un valor negativo de H indica que se invirtioacute su

sentido Para H = 0 la magnetizacioacuten no se anula sino que toma el va-

lor Mr = Bro (magnetizacioacuten remanente) Para lograr anular la magne-

tizacioacuten del material es necesario aplicar un campo contrario de inten-

sidad Hc denominado fuerza coercitiva

El aacuterea encerrada por el lazo de histeacuteresis es proporcional a la ener-

giacutea que hay que gastar para magnetizar el material En un nuacutecleo some-

tido a una corriente alterna de alta frecuencia como ocurre en los cir-

cuitos de radio y TV el campo magneacutetico se invierte continuamente

miles o millones de veces por segundo si el aacuterea del lazo no es muy

pequentildea las peacuterdidas de energiacutea seraacuten prohibitivas Por el contrario un

material disentildeado para aplicarse como imaacuten permanente usualmente

requiere de un lazo de histeacuteresis con la mayor aacuterea posible pues una

cifra de meacuterito para esta aplicacioacuten es el maacuteximo valor del producto BH

en el cuadrante superior izquierdo del lazo de histeacuteresis (fig 27)

El producto (BH)maacutex mide la energiacutea magneacutetica almacenada en el

imaacuten a mayor energiacutea mayor poder de atraccioacuten para un mismo volu-

men de material magneacutetico Un gran (BH)maacutex requiere a su vez grandes

valores de Mr y Hc Mientras mayores sean Mr y Hc tambieacuten lo seraacute el

aacuterea encerrada por el lazo

En la tabla 22 aparece la permeabilidad de algunas aleaciones y

compuestos ceraacutemicos ferro y ferrimagneacuteticos blandos Los valores son

miles de veces superiores a los de las sustancias paramagneacuteticas En la

tabla 23 se muestran algunos valores tiacutepicos de la fuerza coercitiva Hc

en kiloamperemetro (kAm) y la remanencia Mr en tesla (T) pertene-

cientes a aleaciones y compuestos utilizados en la fabricacioacuten de ima-

nes permanentes Tambieacuten aparece el producto (BH)maacutex en

43

kilojoulemetro cuacutebico (kJm3) 1 kJ = 103 J Las propiedades de las

diferentes aleaciones que se muestran en las tablas pueden variar nota-

blemente de uno a otro fabricante

Figura 27 Lazo de histeacuteresis induccioacuten magneacutetica B en

funcioacuten de la intensidad de campo aplicada H Br es la

induccioacuten remanente y Hc la fuerza coercitiva La curva

punteada es la curva virgen de magnetizacioacuten o curva de

induccioacuten normal soacutelo se obtiene cuando el material se

magnetiza por primera vez

TABLA 22 Propiedades magneacuteticas de materiales blandos

Material maacutexima

Ferrita de Ni 2 500

Fe 5 500

Fe 96 ndash Si 4 8 000

Ferrita de Mn 10 000

Fe 55 ndash Ni 45 50 000

44

Tabla 23 Propiedades de histeacuteresis de algunos materiales para

imanes permanentes

Material Hc(kAm) Mr(T) (BH)maacutex (kJm3)

Ferrita de estroncio 100-300 02-04 10-40

Alnico 275 06-14 10-88

SmCo5 600-2000 08-11 120-200

Nd2Fe14B 750-2000 10-14 200-440

Temperatura de Curie

Cuando los materiales ferro y ferrimagneacuteticos se calientan y su tempe-

ratura aumenta Ms disminuye a causa de la agitacioacuten teacutermica y las pro-

piedades magneacuteticas se reducen Por encima de cierta temperatura co-

nocida como temperatura o punto de Curie la estructura de dominios

desaparece y Ms se hace igual a cero Esta temperatura caracteriacutestica

de cada material se llama asiacute en honor del fiacutesico franceacutes Pierre Curie

que descubrioacute el fenoacutemeno en 1895 El punto de Curie del hierro metaacute-

lico es de unos 770 C En los ferrimagneacuteticos esta temperatura se de-

nomina temperatura de Neacuteel por el trabajo destacado de Louis Eugegravene

Neacuteel sobre las propiedades magneacuteticas de los soacutelidos

Si el material se enfriacutea nuevamente tras alcanzar la temperatura de

Curie recupera espontaacuteneamente la estructura microscoacutepica de domi-

nios pero queda totalmente desmagnetizado en lo macroscoacutepico Para

que recupere las propiedades magneacuteticas anteriores es necesario volver

a aplicar el proceso de magnetizacioacuten teacutecnica

Magnetismo en los organismos vivos

Existen microorganismos y animales superiores que han lsquoaprendidorsquo a

utilizar el magnetismo terrestre a su conveniencia Algunos prefieren

llamar al estudio de estos temas magnetobiologiacutea otros los denominan

45

biomagnetismo Se ha encontrado magnetita formando parte del orga-

nismo de diversos animales bacterias anguilas palomas y delfines

entre otros Se presume que estos animales utilizan el campo magneacutetico

de la tierra como una especie de bruacutejula interna que les sirve de orienta-

cioacuten para desplazarse en su medio ambiente aunque esto auacuten no ha sido

comprobado en la mayoriacutea de los casos

Un organismo donde se ha comprobado sin lugar a dudas la capaci-

dad de orientarse en la direccioacuten de las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

es el Aquaspirillum magnetotacticum o bacteria magnetotaacutectica descu-

bierta en 1975 por Richard P Blakemore Este investigador encontroacute

que algunas de las bacterias que eacutel observaba al microscopio siempre se

moviacutean hacia el mismo lado del portamuestras cuando acercaba un

imaacuten y comproboacute que invariablemente se dirigiacutean hacia el polo norte

Las bacterias muertas tambieacuten se alineaban paralelas a las liacuteneas de

induccioacuten del campo magneacutetico pero desde luego no se trasladaban al

igual que las vivas

Estas bacterias son capaces de orientarse y viajar a lo largo de las liacute-

neas de induccioacuten porque producen pequentildeas partiacuteculas o magnetoso-

mas compuestos esencialmente de magnetita cada partiacutecula es un pe-

quentildeo imaacuten permanente con sus polos norte y sur Las bacterias se las

arreglan para ordenar estos pequentildeos imanes en una liacutenea y asiacute cons-

truir un imaacuten mucho maacutes largo y potente Utilizan ese imaacuten compuesto

para alinearse a lo largo de las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacuteti-

co de la tierra

En la figura 28 se muestra una bacteria magnetotaacutectica con las hile-

ras de magnetosomas en su interior La seccioacuten ampliada muestra una

de las hileras Las manchas difusas inferiores de mucho mayor tamantildeo

son graacutenulos de azufre

Figura 28 Bacterias magnetotaacutecticas y magnetosomas

Tomado de Magnetite in Freshwater Magnetic Bacteria

Science 203 1355-1357 (1979)

46

iquestPara queacute necesitan una bruacutejula estos microorganismos Estas bac-

terias prefieren vivir lejos de las aacutereas oxigenadas en regiones donde

hay poco o ninguacuten oxiacutegeno son anaeroacutebicas En un medio acuoso el

nivel de oxiacutegeno decrece a medida que se avanza en profundidad y las

bacterias magnetotaacutecticas utilizan sus bruacutejulas internas para conocer

doacutende se encuentra lo maacutes profundo

Las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica son paralelas a la superficie de la

tierra solo en el ecuador en la medida que nos alejamos de alliacute las

liacuteneas de induccioacuten se inclinan hacia la tierra hasta llegar a ser perpen-

diculares en los polos En el hemisferio sur salen de la tierra formando

un aacutengulo y en el hemisferio norte entran en la tierra de manera que

las bacterias que viven en el hemisferio norte al orientarse hacia el

norte van efectivamente hacia lo maacutes profundo Y como era de espe-

rar se comproboacute que las bacterias del hemisferio sur en vez de seguir

el norte se orientan al sur En el ecuador se encuentra una mezcla de

bacterias tipo lsquonortersquo y tipo lsquosurrsquo En experimentos realizados en el

laboratorio la inversioacuten artificial de los campos norte y sur llevoacute a una

inversioacuten de la polaridad de las bacterias en un teacutermino de 8 semanas

Otros ejemplos

Se ha descubierto que las abejas poseen material magneacutetico en la parte

anterior del abdomen el magnetismo parece desarrollarse en el estado

de crisaacutelida y persiste luego en los adultos Tambieacuten existe material

magneacutetico en la anguila particularmente en los huesos del craacuteneo de la

columna vertebral y la faja pectoral En la cabeza y el cuello de las

palomas mensajeras se ha encontrado material ferromagneacutetico en es-

tructuras visibles a simple vista (05 - 2 mm) entre la membrana que

cubre el sistema nervioso central (duramadre) y el craacuteneo Cuando el

material se observa al microscopio electroacutenico aparece una sustancia

opaca de aproximadamente 01 microacutemetros de espesor constituida por

cristales negros de magnetita Tambieacuten se ha encontrado magnetita en

mamiacuteferos especialmente en el delfiacuten comuacuten del Paciacutefico (Delphinus

delphis) aunque esta sustancia magneacutetica se ha localizado en muchas

partes de la cabeza la regioacuten de mayor concentracioacuten se encuentra unos

2 cm detraacutes de la cresta formada por la sutura de las partes occipitales

parietales y frontales en la parte izquierda de la hoz cerebral entre el

craacuteneo y la duramadre

47

Los tiburones poseen un complejo sistema de deteccioacuten electromag-

neacutetico disperso en su cabeza (aacutempulas electrorreceptoras de Lorenzini)

Las aacutempulas estaacuten unidas por canales conductores gelatinosos Cuando

el tiburoacuten avanza con una cierta velocidad va atravesando las compo-

nentes horizontales del campo magneacutetico terrestre Esto crea una dife-

rencia de potencial eleacutectrico en las aacutempulas Como la piel del tiburoacuten

tiene una resistividad muy alta no aparece una diferencia de potencial

detectable entre la superficie ventral y dorsal del animal Sin embargo

la alta conductividad de los canales siacute ocasiona una diferencia de poten-

cial notable en las aacutempulas (A Kalmijn IEEE Trans Magn 17 1113

1981) El umbral de deteccioacuten del campo eleacutectrico por las aacutempulas se

considera cercano a los 2 μVm (iexcleste es el valor del campo que se ob-

tendriacutea con una bateriacutea corriente si los bornes estuvieran separados a

750 km) Una sensibilidad tan extraordinaria sugiere que la magneto-

rrecepcioacuten mediante la induccioacuten magneacutetica es perfectamente posible

Es decir el tiburoacuten utilizariacutea la deteccioacuten del voltaje inducido para de-

terminar su posicioacuten relativa a las liacuteneas de induccioacuten del campo mag-

neacutetico terrestre

Cada antildeo miles de ballenas y delfines quedan varados vivos o

muertos en las playas de todo el mundo Lo mismo puede encallar un

solo animal que toda una manada Algunos de estos animales son viejos

y enfermos pero tambieacuten hay muchos joacutevenes y fuertes A pesar de que

los encallamientos ocurren con frecuencia no siempre se ha podido

encontrar una explicacioacuten razonable de este comportamiento Algunos

de estos sucesos son faacuteciles de explicar los animales mueren en el mar

y las corrientes los llevan hasta la playa Pero cuando los animales que

quedan varados estaacuten vivos es mucho maacutes difiacutecil encontrar una explica-

cioacuten Una de las muchas teoriacuteas que existen es que el encallamiento

ocurre donde las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacutetico terrestre

cruzan la liacutenea de la costa razoacuten por la cual los animales pierden su

orientacioacuten

Se han llevado a cabo gran cantidad de experimentos para verificar

el sentido de orientacioacuten magneacutetica de muchos animales sometieacutendolos

a la accioacuten de campos magneacuteticos y estudiando su comportamiento bajo

diferentes condiciones los experimentos preferidos son con palomas

mensajeras aunque tambieacuten se experimenta con insectos peces hellip y

hasta con personas Algunos experimentos proporcionan evidencia a

favor de un sistema de orientacioacuten fundamentado en el campo magneacuteti-

co de la tierra otros no

Figura 29 Orientacioacuten magneacutetica Posible explicacioacuten

del por queacute tantas ballenas y delfines quedan embarran-

cados en las playas (ver texto)

No obstante a pesar de los muacuteltiples experimentos auacuten no se ha po-

dido idear un posible mecanismo que explique coacutemo se logra la orien-

tacioacuten En las bacterias magnetotaacutecticas el mecanismo de orientacioacuten es

muy simple funciona incluso con la bacteria muerta En un organismo

maacutes complejo debiera existir alguna conexioacuten de la sustancia magneacutetica

con el sistema nervioso para poder explicar la conducta de orientacioacuten

observada pero tal conexioacuten auacuten no se ha encontrado Como conse-

cuencia aunque no es difiacutecil encontrar escritos que dan por sentado que

muchas aves se guiacutean en sus migraciones por una combinacioacuten visual y

magneacutetica muchos biofiacutesicos no creen que la sensibilidad al campo

magneacutetico de los animales superiores esteacute comprobada y el tema se

encuentra auacuten abierto a la investigacioacuten

Magnetizacioacuten teacutecnica Hasta 1821 solo se conociacutea el campo magneacutetico asociado a los imanes

permanentes En ese antildeo el cientiacutefico daneacutes Hans Christian Oersted

mientras mostraba a sus amigos el flujo de una corriente eleacutectrica en un

alambre notoacute que el paso de la corriente haciacutea que la aguja de una bruacute-

jula cercana se moviera El nuevo fenoacutemeno fue estudiado en detalle

con posterioridad por Andreacute-Marie Ampegravere quien fue el primero en

demostrar que dos alambres conductores paralelos por los que circula

una corriente continua en el mismo sentido se atraen a causa del campo

magneacutetico asociado a la corriente Si los sentidos de la corriente son

opuestos los alambres se repelen

La direccioacuten de las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica asociadas al

alambre con corriente cumple la regla de la mano derecha si se orienta

el pulgar en el sentido de la corriente los restantes dedos de la mano

indican el sentido de giro de las liacuteneas de induccioacuten alrededor del alam-

bre (figura 210)

Figura 210 Experimento de Oersted La bruacutejula tiende a orientarse parale-

la a las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica asociadas a la corriente Las liacuteneas

de induccioacuten forman circunferencias conceacutentricas alrededor del alambre en

toda su longitud

Un enrollado de alambre conductor con muchas vueltas en paralelo

actuacutea como un electroimaacuten cuando se le hace pasar una corriente eleacutec-

trica Sus propiedades magneacuteticas son ideacutenticas a las de un imaacuten per-

manente (figura 211) El clavo de hierro en la figura actuacutea como un

nuacutecleo ferromagneacutetico que refuerza notablemente las propiedades del

electroimaacuten por la contribucioacuten de la magnetizacioacuten M del material

Mediante los electroimanes es posible generar campos magneacuteticos

de gran intensidad Aplicando esos campos a una sustancia ferromagneacute-

tica ldquodurardquo es posible fabricar imanes permanentes artificiales

La tecnologiacutea de construccioacuten de los imanes artificiales ya tiene maacutes

de 100 antildeos y ha posibilitado obtener imanes cada vez maacutes pequentildeos

con campos magneacuteticos cada vez maacutes intensos Los imanes sinteacuteticos

actuales poseen muchiacutesima maacutes energiacutea y poder de atraccioacuten que la

magnetita natural (figura 212)

Figura 211 A Electroimaacuten de construccioacuten casera con un

nuacutecleo de hierro (clavo) B Electroimaacuten industrial de gran

potencia

Figura 212 Efectos sorprendentes obtenidos con superimanes sinteacuteticos mo-

dernos de neodimio-hierro-boro

Grabacioacuten magneacutetica La singular propiedad que poseen los materiales duros de conservar la

magnetizacioacuten permite utilizarlos como elementos de memoria o alma-

cenamiento de datos El primer instrumento de registro y lectura mag-

neacutetica el telegraacutefono fue inventado en 1898 por el ingeniero daneacutes

Valdemar Poulsen Como sistema grabador utilizaba una cinta de acero

y un pequentildeo electroimaacuten o cabezal en forma de herradura Mediante

un circuito eleacutectrico lograba convertir las sentildeales sonoras en impulsos

magneacuteticos Los impulsos orientaban en forma codificada los dominios

magneacuteticos de la cinta mientras se deslizaba sobre los polos del electro-

imaacuten movida por un sistema mecaacutenico auxiliar Posteriormente se

podiacutea reproducir el sonido haciendo pasar la cinta sobre los polos de

otro electroimaacuten que haciacutea las veces de lector o reproductor La cinta

en movimiento previamente magnetizada induciacutea en la bobina del

electroimaacuten una pequentildea diferencia de potencial eleacutectrico Esa sentildeal

podiacutea ser amplificada y convertida de nuevo en sonido mediante otro

circuito electroacutenico que decodifica la grabacioacuten magneacutetica

Uno de los soportes que llegoacute a ser muy popular para grabar cintas

de audio y video ya obsoleto fue el casete compacto con cinta de dos o

cuatro pistas Estas cintas se construiacutean utilizando alguacuten material mag-

neacutetico finamente pulverizado (usualmente oacutexidos de hierro o cromo)

disperso en un material plaacutestico suficientemente flexible y resistente El

cabezal de grabacioacuten era un electroimaacuten muy pequentildeo de varios miliacute-

metros de longitud y con los polos muy proacuteximos separados solamente

por fracciones de miliacutemetro Para lsquoborrarrsquo la cinta se haciacutea pasar una

corriente alterna por el electroimaacuten El campo variable que genera esta

corriente desordena totalmente los dominios magneacuteticos en la cinta y el

sistema queda listo para grabar nuevamente Sistemas similares de gra-

bacioacuten y lectura magneacutetica se utilizan actualmente en tarjetas de creacutedi-

to de teleacutefonos de identificacioacuten o en boletos y tickets de uso muacuteltiple

del metro y de los autobuses urbanos en algunos paiacuteses

En el denominado disco duro (HDD) de las computadoras la graba-

cioacuten magneacutetica se lleva a cabo sobre una peliacutecula metaacutelica muy delgada

mediante la cabeza de lectura y escritura de la unidad de disco (un pe-

quentildeo electroimaacuten que cambia la orientacioacuten magneacutetica de los domi-

nios magneacuteticos o una magnetorresistencia lectora figura 213)

52

En los primeros disquetes o discos flexibles de 3frac12 pulgadas ya

tambieacuten desplazados por las memorias USB (Universal Serial Bus) la

grabacioacuten se hace sobre micropartiacuteculas de oacutexido magneacutetico dispersas

en un plaacutestico semirriacutegido al igual que en las tarjetas de creacutedito o de

identificacioacuten Si un disquete una cinta o una tarjeta magneacutetica se acer-

can por descuido a un imaacuten permanente o a un electroimaacuten la informa-

cioacuten grabada en forma codificada en los dominios magneacuteticos puede

que se destruya de forma irreversible aunque macroscoacutepicamente el

disquete o la cinta no muestren el menor dantildeo fiacutesico

El campo asociado a las sustancias magneacuteticas puede ser afectado

por factores como la temperatura los campos externos intensos los

choques tensiones vibraciones radiaciones y el tiempo transcurrido

Los primeros imanes sinteacuteticos tendiacutean a desmagnetizarse muy faacutecil-

mente los actuales conservan casi invariables sus propiedades magneacute-

ticas a temperatura ambiente con el paso del tiempo Los imanes mo-

dernos tampoco son afectados sensiblemente por los demaacutes factores

mencionados excepto en casos extremos

Figura 213 Figura 02-13 Disco duro (HDD) Los maacutes re-

cientes poseen 4 o maacutes brazos moacuteviles Tomado de

httpwwwtaringanetpostsinfo2392240Ensamblaje-de-

pchtml

53

Apeacutendice SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

Es posible considerar el inicio de lo que hoy se conoce como Sistema

Internacional de Unidades (SI) a partir de la implantacioacuten en Francia

del Sistema Meacutetrico Decimal (SMD) a finales de los 1700 Poco des-

pueacutes de la implantacioacuten del SMD se elaboraron dos patrones de platino

iridio el metro y el kilogramo que fueron registrados de forma oficial

en ese paiacutes a mediados de 1799 (figuras 214 y 215)

El kilogramo patroacuten auacuten se mantiene La definicioacuten del metro se ha

modificado varias veces a lo largo de los antildeos con el fin de disminuir

cada vez maacutes la incertidumbre en las comparaciones con los patrones

secundarios de otros paiacuteses La 17a Conferencia General de la Oficina

Internacional de Pesos y Medidas (BIPM en el idioma original Bureau

International des Poids et Mesures) adoptoacute el acuerdo de que a partir

de 1983 el metro se definiera como la distancia que recorre la luz en el

vaciacuteo durante un intervalo de 1299 792 458 de segundo

Las obligaciones del BIPM incluyen la actualizacioacuten de un sistema

global de unidades para que exista unicidad en la presentacioacuten de los

descubrimientos cientiacuteficos e innovaciones en la industria y en el co-

mercio internacional El Buroacute tambieacuten se encarga de promover la im-

portancia de la metrologiacutea para la ciencia la industria y la sociedad y

de velar por la calidad de los patrones primarios contra los que se com-

paran los patrones secundarios del resto del mundo

Con ese fin colabora con otras agencias internacionales coordina

eventos cientiacuteficos publica informes perioacutedicos proporciona servicios

para la correcta calibracioacuten de instrumentos y patrones realiza activi-

dades cientiacuteficas y teacutecnicas en sus propios laboratorios para beneficio

de los estados miembros y coordina el mejoramiento del Sistema Inter-

nacional de Unidades organizando conferencias generales

El primero de enero de 2015 el BIPM contaba con 55 estados

miembros y 41 asociados a las conferencias Entre los miembros per-

manentes 7 de ellos son latinoamericanos Argentina Brasil Chile

Colombia Meacutexico Uruguay y Venezuela Entre los asociados se en-

cuentran otros 7 Bolivia Costa Rica Cuba Ecuador Panamaacute Para-

guay y Peruacute Es usual que cada paiacutes cuente con su propia oficina de

pesas y medidas aunque hay paiacuteses donde la denominacioacuten es diferente

y se hace un eacutenfasis mayor en la metrologiacutea que en los patrones

Figura 214 Patrones secundarios del metro patroacuten prima-

rio (distancia entre dos marcas en la superficie de la ba-

rra)

Figura 215 Prototipo internacional del kilogramo

55

El Sistema Internacional de Unidades reconoce 7 magnitudes fun-

damentales definidas a partir del criterio operacional que consiste en

describir la forma en que se mide cada magnitud (tabla A1) Cualquier

otra magnitud es una magnitud derivada obtenida a partir de foacutermulas

o expresiones matemaacuteticas que reflejan alguna propiedad fiacutesica

TABLA A1

Magnitudes fundamentales del Sistema Internacional de

Unidades

Magnitud Unidad Siacutembolo

de la unidad Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Corriente eleacutectrica ampere A

Temperatura termodinaacutemica kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd

En la tabla A2 aparecen las unidades derivadas del Sistema Interna-

cional traducidas al castellano junto a su correcta denominacioacuten Note

que los nombres de las magnitudes se escriben con minuacutescula aunque

siguen la ortografiacutea del correspondiente apellido que le dio origen en el

idioma original ie no se castellanizan Con excepcioacuten del metro el

kilogramo el segundo el mol y la candela los siacutembolos se escriben con

mayuacutescula En adicioacuten se reconocen dos magnitudes y unidades su-

plementarias el aacutengulo plano (radiaacuten [rad]) y el aacutengulo soacutelido (esterra-

diaacuten [sr])

En muchos paiacuteses las normas que regulan las unidades de medida y

su terminologiacutea alcanzan la categoriacutea de ley En Cuba estaacuten definidas

por el Decreto-ley 92 de fecha 30 de diciembre de 1982 que tambieacuten

regula la equivalencia con las unidades de otros sistemas de medida

56

TABLA A2

Magnitudes derivadas del Sistema Internacional de Unidades

Magnitud Unidad Siacutembolo

Relacioacuten con otras unidades

Frecuencia hertz Hz s-1

Fuerza newton N kgms2

Presioacuten pascal Pa Nm2

Energiacutea trabajo joule J Nm

Potencia watt W Js

Carga eleacutectrica coulomb C As

Potencial fuerza electro-

motriz volt V JC WA

Capacidad farad F CV

Resistencia eleacutectrica ohm Ω VA

Conductancia siemens S AV

Flujo magneacutetico weber Wb Vs

Induccioacuten magneacutetica tesla T Wbm2

Inductancia henry H WbA

Flujo luminoso lumen lm cdsr

Luminancia lux lx lmm2

Actividad radiactiva becquerel Bq Is

Dosis de radiacioacuten absor-

bida gray Gy Jkg

Dosis equivalente slevert Sv Jkg

57

BIBLIOGRAFIacuteA DEL APEacuteNDICE

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httpphysicsnistgovcuuUncertaintybasichtml

Decreto-ley 92 30 de diciembre de 1982 Accesible en

httpwwwnccubaindustriacuDocumentosDL206220SIPDF

httpwwwbipmorgenmeasurement-unitshistory-si

httpwwwbipmorgenabout-us

Ley de Metrologiacutea 19511 BsAs 2372 Accesible en

httpwwwintigobarmetrologiapdf19511pdf

Ley No 15298 Sistema de unidades de medida 22jul982

httpwwwparlamentogubuyleyesAccesoTextoLeyaspLey=15298

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httpwwwbipmorgutilscommonpdfsi_summary_enpdf

wwwineccgobmxpublicacionesdownloadsimexico1pdf

58

CAPIacuteTULO 3

CORRIENTE ELEacuteCTRICA

Carga eleacutectrica El rayo es la manifestacioacuten maacutes espectacular de los fenoacutemenos eleacutectri-

cos en la naturaleza pero no es ni mucho menos la uacutenica En los paiacuteses

de clima seco es bastante comuacuten que los objetos se electricen a causa

del rozamiento Ponerse o quitarse un abrigo afelpado o sinteacutetico en

invierno puede ser suficiente para lograr que el cuerpo adquiera una

cantidad apreciable de carga eleacutectrica Posteriormente al tocar cual-

quier objeto unido a tierra se puede originar una descarga brusca en el

punto de contacto que se manifiesta como una intensa vibracioacuten de

corta duracioacuten (el tiacutepico corrientazo)

En las regiones geograacuteficas de clima muy seco es comuacuten que la des-

carga vaya acompantildeada de emisioacuten de sonido e incluso de luz en forma

de chispas claramente visibles en la penumbra El fuego de San Telmo

es el nombre tradicional que se le da en Espantildea a una descarga eleacutectrica

luminosa que puede aparecer durante tormentas fuertes en objetos pro-

minentes suele verse en campanarios en los extremos de los maacutestiles y

de las alas de los aviones en la proa de los barcos y a veces cerca de

la cabeza de una persona o en las astas del ganado El nombre tiene su

origen en que los antiguos marinos del Mediterraacuteneo lo consideraban

una sentildeal enviada por su patroacuten San Telmo

La electrizacioacuten por frotamiento o triboelectricidad es conocida des-

de la antiguumledad De hecho el primer fenoacutemeno eleacutectrico artificial que

se observoacute fue la propiedad que presentan algunas sustancias como el

aacutembar que al ser frotadas con piel o lana son capaces de atraer objetos

pequentildeos El aacutembar es una resina foacutesil que en tiempos prehistoacutericos fue

exudada por diferentes aacuterboles coniacuteferos ahora extinguidos Suele ser

de color amarillo tostado Se encuentra en trozos redondeados e irregu-

lares en granos o en gotas es algo fraacutegil y emana un olor agradable

cuando se frota En la antiguumledad se obteniacutea en la costa sur del mar

Baacuteltico donde auacuten se sigue hallando Su nombre griego es electroacuten de

donde surgioacute el concepto electricidad

Una varilla de vidrio frotada con seda tambieacuten posee una capacidad

similar a la del aacutembar para atraer objetos no cargados Pero dos varillas

de vidrio frotadas con seda se repelen mientras que la misma varilla

atrae al aacutembar frotado con lana lo que indica la existencia de dos tipos

de electrizacioacuten o lsquocarga eleacutectricarsquo (Figura 31) Al vidrio frotado con

seda se le atribuyoacute arbitrariamente una carga positiva (+) mientras que

la carga del aacutembar frotado con lana es negativa (-)

Figura 31 Interaccioacuten entre cuerpos cargados Dos

varillas con carga de igual signo se repelen Si las cargas

son de signo opuesto se atraen

El franceacutes Charles Coulomb establecioacute las relaciones numeacutericas en-

tre los valores de las cargas y sus interacciones tanto de atraccioacuten como

de repulsioacuten En 1777 inventoacute la balanza de torsioacuten para medir las fuer-

zas de atraccioacutenrepulsioacuten cuantitativamente En la Figura 32 al girar

el cabezal de suspensioacuten es posible compensar las fuerzas eleacutectricas

gracias a la torsioacuten aplicada al hilo Los valores numeacutericos se obtienen

determinando el aacutengulo que el cabezal debe rotar para llevar las cargas

a su posicioacuten inicial

Con esta balanza Coulomb pudo establecer el principio que rige la

interaccioacuten entre las cargas eleacutectricas la ley de Coulomb Esta ley esta-

blece que la fuerza de interaccioacuten F entre dos cargas puntuales q1 y q2

(partiacuteculas de tamantildeo tan reducido que es posible no tomar en cuenta

sus dimensiones) es proporcional al producto de las cargas e inversa-

mente proporcional al cuadrado de la distancia r de separacioacuten En no-

tacioacuten matemaacutetica

q q1 2F α 2r

En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga es el

coulomb (C) la distancia r estaacute en metros y la fuerza F se mide en new-

ton (N)

Este resultado es muy parecido al que se obtiene cuando se analiza

la interaccioacuten entre polos magneacuteticos Sin embargo existe una diferen-

cia fundamental las cargas positivas y negativas existen por separado

pero no es posible separar los polos magneacuteticos como se expresoacute en el

capiacutetulo 2

61

Figura 32 Balanza de torsioacuten

de Coulomb La partiacutecula de

carga q2 tiene un contrapeso

no cargado al otro lado de la

barra para equilibrar su masa

En su estado normal el nuacutemero de electrones en cualquier aacutetomo es

siempre igual al nuacutemero de protones de aquiacute que el aacutetomo en conjunto

es eleacutectricamente neutro Y cualquier cuerpo constituido por ellos tam-

bieacuten lo seraacute Sin embargo los cuerpos pueden adquirir electrones en

exceso o perderlos y entonces se cargan negativa o positivamente

Un cuerpo con exceso de electrones posee una carga neta negativa

mientras que si posee un defecto de electrones estaraacute cargado positiva-

mente Al frotar el vidrio con la seda los electrones que se encuentran

maacutes cercanos a la superficie son arrancados del vidrio pasando a la

seda y dejando atraacutes un defecto de carga negativa Ese defecto se tradu-

ce en el exceso de carga positiva que adquiere el vidrio por ese motivo

el vidrio y la seda adquieren la misma magnitud de carga pero de sen-

tido contrario el uno positiva y la otra negativa

Esta es una caracteriacutestica general del comportamiento de las cargas

en la naturaleza lo que aparece como carga positiva en un lugar siem-

pre debe aparecer como carga negativa en otro Dicho de otra forma la

suma de cargas positivas y negativas en cualquier sistema cerrado

siempre seraacute constante Esta ley universal se conoce como principio de

conservacioacuten de la carga La otra ley fundamental asociada a la cargas

eleacutectrica es su cuantificacioacuten la carga eleacutectrica estaacute cuantificada o

cuantizada Este principio reconoce el hecho de que cualquier carga es

siempre un muacuteltiplo entero de la carga del electroacuten y de que es imposi-

ble obtener una carga de menor valor Pero como la carga del electroacuten

es tan pequentildea (asymp 160 x 10-19 C) en los caacutelculos y aplicaciones ma-

croscoacutepicas siempre se puede considerar que la carga variacutea de manera

continua

El campo eleacutectrico iquestCoacutemo explicar la interaccioacuten a distancia entre cargas eleacutectricas sin

contacto directo similar a la interaccioacuten que tiene lugar entre los polos

magneacuteticos de los imanes La explicacioacuten es tambieacuten similar a la que

ofrece el magnetismo Se considera que las cargas eleacutectricas modifican

el espacio que las rodea creando un campo eleacutectrico capaz de interac-

cionar con otras cargas Mientras que el campo magneacutetico se representa

mediante liacuteneas de induccioacuten magneacutetica el campo eleacutectrico se repre-

senta mediante liacuteneas de fuerza que se dibujan en forma similar a las

liacuteneas de induccioacuten

62

El valor o intensidad de campo eleacutectrico se designa usualmente por

la letra E y en el Sistema Internacional de Unidades tiene dimensiones

de newtoncoulomb (NC) aunque muchas veces se prefiere utilizar el

equivalente voltmetro (Vm)

El campo eleacutectrico y el magneacutetico son esencialmente diferentes pe-

ro no son totalmente independientes como quedaraacute esclarecido maacutes

adelante Los campos eleacutectricos estaacuteticos interaccionan con las cargas

eleacutectricas y generan corrientes pero no interaccionan con los imanes

Los campos magneacuteticos asociados a las corrientes interaccionan con los

polos magneacuteticos de un imaacuten pero no lo hacen con las cargas eleacutectricas

en reposo Sin embargo siacute interaccionan con las cargas en movimiento

y con las corrientes eleacutectricas que no son maacutes que cargas en movimien-

to en el interior de los conductores Para la mejor comprensioacuten del lec-

tor en la tabla 31 se muestran estas propiedades de forma resumida

TABLA 31

Interaccioacuten de los campos estaacuteticos independientemente

de cual sea su origen

Campo electrostaacutetico Campo magnetostaacutetico

No interaccionan entre siacute pero siacute lo hacen con

Cargas eleacutectricas en reposo y en

movimiento

(pero no con los polos magneacuteti-

cos)

Cargas en movimiento (pero no en

reposo)

Corrientes eleacutectricas

Si hay corrientes hay campo eleacutec-

trico Polos magneacuteticos

Conductor y dieleacutectrico

Existen materiales donde los electrones se encuentran muy deacutebilmente

ligados a los aacutetomos de manera que pueden lsquosaltarrsquo sin dificultad de un

aacutetomo a otro y moverse con facilidad en el seno del material Se deno-

minan conductores En caso contrario cuando los electrones se encuen-

tran fuertemente ligados al aacutetomo y resulta difiacutecil lograr que se despla-

cen de un lado a otro tenemos un aislador o dieleacutectrico

63

Unos pocos materiales no son conductores pero tampoco no tan

buenos aislantes como los dieleacutectricos (por ejemplo el grafito y el sili-

cio) y se denominan semiconductores

Todos los metales como el oro la plata el aluminio y el cobre son

buenos conductores Tambieacuten lo son las sales fundidas y muchas diso-

luciones asiacute como los gases ionizados La madera seca el papel la

goma los plaacutesticos los gases inertes los aceites el maacutermol y el vidrio

son dieleacutectricos

La facilidad con que un determinado material puede o no transportar

las cargas eleacutectricas en su seno se mide por su conductividad designada

usualmente por la letra griega sigma () En el SI de unidades se mide

en siemensmetro (Sm) El inverso de la conductividad es la resistivi-

dad (letra griega rho) que mide justamente lo contrario la oposicioacuten

del material al paso de las cargas eleacutectricas Se mide en ohm-metro

(m) Una resistividad pequentildea indica una gran conductividad y vice-

versa en lenguaje matemaacutetico y son reciacuteprocos = 1

En un metal buen conductor de la electricidad es del orden de 2 x

10-8 m mientras que para un mal conductor como el vidrio puede

variar en dependencia del tipo de vidrio entre 1010 y 1014 m El sili-

cio un semiconductor tiene una resistividad de 640 Ωm Observe que

entre los valores extremos hay una diferencia de 22 oacuterdenes (es decir

un uno seguido de 22 ceros)

En el caso de los liacutequidos y gases la conductividad no es electroacutenica

sino ioacutenica Los portadores de carga no son los electrones sino aacutetomos

o moleacuteculas ionizados (aniones y cationes) con un exceso o defecto de

electrones (Figura 33)

Figura 33 Formacioacuten de aniones y cationes

64

Un ion se forma cuando un aacutetomo neutro o un grupo de aacutetomos gana

o pierde uno o maacutes electrones Un aacutetomo que pierde un electroacuten forma

un ion de carga positiva o catioacuten El que gana un electroacuten forma un ion

de carga negativa o anioacuten Al disolverse en agua la sal de mesa produ-

ce aniones de cloro y cationes de sodio en disolucioacuten El agua pura es

un dieleacutectrico y conduce muy mal la corriente eleacutectrica pero el agua

salada es un buen conductor de la electricidad

La presencia de iones en el cuerpo humano hace que este se compor-

te internamente como un conductor aceptable de la electricidad Y en la

parte externa la conductividad de la piel puede variar apreciablemente

en dependencia de su grosor y de si estaacute seca o huacutemeda

Interaccioacuten con un campo externo iquestQueacute sucede cuando un soacutelido conductor de la electricidad se coloca en

una regioacuten donde existe un campo eleacutectrico Como dentro del conduc-

tor las cargas tienen gran movilidad los electrones son atraiacutedos hacia el

origen del campo hasta neutralizar totalmente las liacuteneas de fuerza El

campo eleacutectrico es apantallado por las cargas moacuteviles y su valor en el

interior del conductor se hace cero (Figura 34) Cuando cesa el movi-

miento de las cargas y se alcanza el equilibrio las liacuteneas de fuerza que-

dan perpendiculares a la superficie del conductor (No podriacutea ser de

otra manera Si no fueran perpendiculares existiriacutean componentes del

campo paralelos a la superficie y las cargas nunca alcanzariacutean el estado

de equilibrio) El efecto de apantallamiento tiene lugar de la misma

forma en un conductor con cavidades o sin ellas

Para que las cargas puedan escapar fuera de la superficie (produc-

cioacuten de chispas por ionizacioacuten del aire que rodea al conductor) se nece-

sitan campos eleacutectricos muy intensos

iquestQueacute sucede si en vez de un conductor colocamos un dieleacutectrico no

conductor en la regioacuten donde existe el campo eleacutectrico En los dieleacutec-

tricos los electrones portadores de carga eleacutectrica no pueden moverse

libremente y el campo eleacutectrico no seraacute apantallado como en el conduc-

tor Sin embargo las nubes electroacutenicas siacute pueden reordenarse dentro

de cada moleacutecula bajo la accioacuten del campo externo causando una cierta

distorsioacuten en las liacuteneas de fuerza aunque no tan intensa como en el

65

caso de los conductores El comportamiento no es exactamente el mis-

mo en soacutelidos y liacutequidos ni tampoco si el dieleacutectrico estaacute constituido

por moleacuteculas polares o no polares

Figura 34 Distorsioacuten de las liacuteneas de fuerza del campo

eleacutectrico en presencia de un conductor

Sustancias polares y no polares Muchas moleacuteculas aunque eleacutectricamente neutras poseen polaridad a causa de la distribucioacuten asimeacutetrica de sus nubes electroacutenicas que origi-nan centros no coincidentes de carga positiva y negativa Se denominan moleacuteculas polares Las moleacuteculas simeacutetricas no poseen esta propiedad son no polares La denominacioacuten tambieacuten se aplica a las sustancias formadas por esas moleacuteculas sustancias polares y no polares

La distribucioacuten asimeacutetrica se caracteriza por tener un dipolo eleacutectri-

co asociado que puede representarse graacuteficamente por dos cargas de

igual magnitud (q) y signos contrarios separadas una distancia L ( Fi-

gura 35) En el dipolo las liacuteneas de fuerza salen de la carga positiva y

terminan en la negativa El momento del dipolo tiene un valor p = qL

66

Figura 35 Dipolo eleacutectrico

Liacutequidos y gases polares Las moleacuteculas de liacutequidos y gases pueden fluir Significa que pueden

rotar y trasladarse libremente de un lugar a otro dentro del recipiente

que las contiene (y de ahiacute que a liacutequidos y gases se les llame fluidos

indistintamente) Un ejemplo tiacutepico de moleacutecula polar de este tipo es la

moleacutecula de agua constituida por dos aacutetomos de hidroacutegeno y uno de

oxiacutegeno colocados en forma asimeacutetrica (Figura 36)

Figura 36 Dipolo eleacutectrico de la moleacutecula de agua

67

Al formarse los enlaces quiacutemicos los electrones de los aacutetomos de

hidroacutegeno son atraiacutedos hacia el oxiacutegeno creaacutendose una distribucioacuten

asimeacutetrica de cargas aparece un exceso de carga negativa en un extre-

mo de la moleacutecula y positiva en el otro Por convenio el momento

dipolo de la moleacutecula estaacute dirigido de (-) a (+) desde el aacutetomo de oxiacute-

geno hacia los aacutetomos de hidroacutegeno como indica la flecha en la Figura

36

En los liacutequidos y gases polares cuando se aplica un campo eleacutectrico

externo las moleacuteculas rotan y tienden a orientarse paralelas a la direc-

cioacuten del campo La parte negativa es atraiacuteda hacia el origen del campo

mientras que la positiva es repelida Si se aplica un campo eleacutectrico a

un recipiente con agua u otro liacutequido dieleacutectrico las moleacuteculas se orde-

nan de forma tal que aparece un exceso de carga en las paredes del re-

cipiente (Figura 37) El campo eleacutectrico se atenuacutea parcialmente en el

interior del liacutequido pero sin que llegue a anularse en su totalidad

Figura 37 Un dieleacutectrico polar liacutequido en el cam-

po eleacutectrico mostrando la orientacioacuten de los dipo-

los y la atenuacioacuten de las liacuteneas de fuerza

Un dieleacutectrico muy importante es el agua Constituye 50 a 90 de

la masa total de los organismos vivos Cuando el campo eleacutectrico inter-

acciona con los tejidos la presencia del agua en los fluidos del cuerpo

atenuacutea considerablemente la penetracioacuten del campo hacia los tejidos

maacutes internos Ademaacutes hay que tener en cuenta que tambieacuten estaraacuten

presentes diferentes iones que pueden moverse con mayor o menor

libertad en el seno del correspondiente fluido proporcionaacutendole a eacuteste

propiedades conductoras que pueden favorecer auacuten maacutes el apantalla-

miento Este uacuteltimo efecto resulta difiacutecil de evaluar a causa de la solva-

tacioacuten de los iones

Solvatacioacuten El proceso de disolucioacuten de un soacutelido trae aparejado la remocioacuten de

aacutetomos de las posiciones fijas a las que estaban sujetos formaacutendose

iones que quedan rodeados por las moleacuteculas del disolvente (el solva-

to) Los iones solvatados se atraen entre siacute con menor fuerza que en el

soacutelido y el efecto depende tanto de la naturaleza quiacutemica de la sustan-

cia disuelta como del disolvente Al aplicar un campo externo a la diso-

lucioacuten el comportamiento se veraacute afectado por todos los factores que

influyen en la solvatacioacuten ademaacutes de las estrictamente relacionadas

con las propiedades de los dipolos

Soacutelido polar Los aacutetomos o moleacuteculas de un soacutelido no pueden desplazarse de su lugar

al interaccionar con un campo eleacutectrico externo solo pueden oscilar

alrededor de sus posiciones fijas de equilibrio Sin embargo cuando el

campo eleacutectrico actuacutea sobre las nubes electroacutenicas del soacutelido estas se

redistribuyen con resultados similares a lo que ocurre en gases y liacutequi-

dos Aparece un exceso de cargas de signo contrario en las superficies

maacutes cercanas y alejadas del campo respectivamente y el campo eleacutectri-

co en el interior se atenuacutea Usualmente la atenuacioacuten es menor que en

los liacutequidos

Sustancias no polares En los liacutequidos y soacutelidos no polares tiene lugar un proceso parecido al

que ocurre en las sustancias polares Aunque inicialmente no existe un

momento dipolo en las moleacuteculas el campo eleacutectrico externo deforma

las nubes electroacutenicas que antes eran simeacutetricas y crea dipolos induci-

dos que se comportan en forma similar a los permanentes Como es de

esperar el efecto de apantallamiento y la atenuacioacuten del campo en el

interior del cuerpo considerado seraacute bastante menor que el caso de las

moleacuteculas polares

69

En resumen el apantallamiento eleacutectrico y la atenuacioacuten del campo

en el interior de los dieleacutectricos tienen lugar en mayor o menor grado en

todos ellos cualquiera sea su composicioacuten e independientemente de si

sus moleacuteculas forman dipolos permanentes o no La permitividad rela-

tiva εr una magnitud adimensional da una medida de la capacidad que

tienen las diferentes sustancias para polarizarse y por tanto para apan-

tallar el campo eleacutectrico En la tabla 32 se muestran algunos valores

tiacutepicos

TABLA 32

Permitividad relativa de algunos materiales

Material εr (adimensional)

Vaciacuteo 100000

Aire 100054

Papel 35

Porcelana 65

Tefloacuten 21

Oacutexido de titanio 100

Agua 78

La atenuacioacuten de los campos electrostaacuteticos en el interior de los or-

ganismos vivos hace difiacutecil su posible aplicacioacuten con fines terapeacuteuticos

Para que atraviesen la piel y penetren en el organismo de manera efec-

tiva se necesitan campos de gran intensidad de difiacutecil manipulacioacuten y

con alto riesgo de accidentes La intensidad de campo necesaria es tal

que puede llegar a ionizar el aire que rodea al sujeto generando chispas

y causando quemaduras en la piel El proceso es similar a la descarga

de un rayo pero a mucha menor escala

No ocurre asiacute con el campo magneacutetico que posee un poder de pene-

tracioacuten mucho mayor en los tejidos bioloacutegicos que el campo eleacutectrico

Aplicando campos magneacuteticos variables en el tiempo de baja intensidad

en el exterior de un sujeto se pueden generar campos eleacutectricos en su

interior sin riesgo de dantildeo eleacutectrico Sin embargo los campos genera-

dos tambieacuten seraacuten variables en el tiempo no electrostaacuteticos En el capiacute-

tulo IV se analiza con mayor detalle la interaccioacuten entre campos eleacutectri-

cos y magneacuteticos 70

Corriente continua y fuerza electromotriz Con anterioridad se explicoacute que cuando un conductor interacciona con un campo eleacutectrico externo las cargas se redistribuyen y van hacia la superficie de forma que apantallan el campo en el interior del conduc-tor

Cuando el campo eleacutectrico se aplica en el interior de un alambre

conductor el resultado es diferente Mientras se suministre suficiente

energiacutea para mantener la presencia del campo los electrones se man-

tendraacuten continuamente en movimiento dirigieacutendose hacia el origen del

campo y creando una corriente continua La intensidad (i) de la corrien-

te se define como la cantidad de carga eleacutectrica que atraviesa cualquier

seccioacuten transversal S del alambre en un segundo (figura 38) Su unidad

en el Sistema Internacional de Unidades es el ampere (A) en honor de

Andreacute-Marie Ampegravere matemaacutetico y fiacutesico franceacutes Por convenio el

sentido de la corriente se toma contrario al sentido del movimiento de

los electrones como si se movieran cargas positivas en vez de las nega-

tivas Si q es la carga eleacutectrica que atraviesa la superficie S en un inter-

valo de tiempo t entonces la corriente promedio se calcula como i =

qt

Figura 38 S es el aacuterea de la seccioacuten transversal del alambre

El campo E se encuentra dentro del conductor

Es posible mantener la presencia continua de un campo eleacutectrico no

equilibrado en el interior de un conductor cuando se posee la fuente

adecuada de energiacutea Una fuente con estas caracteriacutesticas se llama fuer-

za electromotriz o FEM Su valor se expresa en volts (V) en honor del

fiacutesico italiano Alessandro Volta Existen FEM de diversos tipos

71

Pila y bateriacutea

Las pilas producen energiacutea eleacutectrica a partir de una reaccioacuten quiacutemica

La bateriacutea consiste en una serie de pilas conectadas en serie para obte-

ner una FEM mayor Las hay recargables y no recargables En las pilas

recargables la reaccioacuten quiacutemica se invierte para alcanzar nuevamente el

estado inicial de maacutexima carga La primera pila reversible tambieacuten

llamada acumulador fue inventada en 1859 por el fiacutesico franceacutes Gas-

ton Planteacute La pila de Planteacute de plomo y aacutecido es la que maacutes se utiliza

en la actualidad Su ventaja principal es que a partir de un volumen

relativamente pequentildeo puede producir suficiente energiacutea para arrancar

un motor su principal desventaja es que se agota raacutepidamente Emplea

una disolucioacuten diluida de aacutecido sulfuacuterico como conductor ioacutenico o elec-

troacutelito para transportar la corriente el electrodo negativo es de plomo y

el positivo de dioacutexido de plomo Al recargar la pila las reacciones quiacute-

micas se invierten hasta que los productos quiacutemicos vuelven a su con-

dicioacuten original (o casi) El acumulador se agota finalmente porque con

el tiempo el aacutecido sulfuacuterico se transforma en agua maacutes sulfato de plo-

mo Estas pilas tienen una vida uacutetil de unos cuatro antildeos y su FEM es de

aproximadamente 2V Otros tipos de pilas recargables maacutes recientes

son la alcalina de niacutequel-cadmio que utiliza un electroacutelito de hidroacutexido

de potasio y las de niacutequel-hidruro La pila no recargable maacutes comuacuten es

la pila Leclancheacute o pila seca inventada por el quiacutemico franceacutes Georges

Leclancheacute en los antildeos sesenta del siglo XIX La pila seca que se utiliza

actualmente es muy similar al invento original El electroacutelito es una

mezcla pastosa de cloruro de amonio y cloruro de cinc El electrodo

negativo es de cinc igual que la parte exterior de la pila y el positivo es

una varilla de carboacuten rodeada por una mezcla de carboacuten y dioacutexido de

manganeso Esta pila produce una FEM de 15 V Otras pilas no recar-

gables muy utilizadas actualmente son las alcalinas y las de litio

Generador electrostaacutetico

Los generadores o dinamos producen la FEM a partir de movimientos

mecaacutenicos como el de rotacioacuten de las aspas de una turbina o el girar de

una rueda Los hay de dos tipos a) los electrostaacuteticos que utilizan el

rozamiento para separar las cargas eleacutectricas y b) los electromagneacuteti-

cos en los que se genera corriente desplazando mecaacutenicamente un con-

ductor a traveacutes de un campo magneacutetico Estos uacuteltimos se describen en

otro capiacutetulo

El generador electrostaacutetico es una maacutequina que permite obtener dife-

rencias de potencial muy elevadas mediante un mecanismo de friccioacuten

similar al del vidrio frotado con seda aunque en este caso se emplean

otros materiales Fue desarrollado en 1931 por el fiacutesico estadounidense

Robert Jemison Van de Graaff Consiste en una columna aislante con

una esfera metaacutelica hueca montada en su parte superior (figura 39)

Una correa de material dieleacutectrico que gira continuamente mediante

alguacuten motor auxiliar une un rodillo en la base de la columna con otro

situado en la parte superior y en contacto con la esfera Gracias a la

friccioacuten la correa transporta continuamente las cargas eleacutectricas extraiacute-

das de un peine metaacutelico de puacuteas afiladas en la base de la columna has-

ta el interior de la esfera Alliacute las cargas son retiradas por otros peines y

terminan finalmente en la superficie de la esfera conductora a causa de

la repulsioacuten A medida que la correa va recogiendo cargas y las trans-

porta a la esfera va surgiendo una diferencia de potencial con la tierra

que puede alcanzar hasta 5 millones de volt La Figura 39 tambieacuten

muestra el efecto de aplicar un alto potencial al cuerpo humano debi-

damente aislado de la tierra Como las cargas de igual signo se repelen

y van a la superficie del cuerpo los pelos de la modelo tienden a man-

tenerse separados del craacuteneo y entre siacute causando un efecto sorprenden-

te Los generadores de Van de Graaff se utilizan como fuentes de alto

voltaje para comprobar la calidad de los aisladores que se usan en las

redes eleacutectricas de alto voltaje Tambieacuten se emplean en los centros de

investigacioacuten dedicados al estudio de las partiacuteculas subatoacutemicas como

fuente energizante en las primeras etapas de los aceleradores de partiacutecu-

las

Figura 39 Generador de Van de Graaff Adaptado de

httpwwwgearslutzcom y httpcommons wikime-

diaorgwikiFileVan_de_graaf_generatorsvg

Celda solar

Son dispositivos capaces de convertir directamente la luz solar o la de

otras fuentes luminosas en energiacutea eleacutectrica El corazoacuten de la celda es

alguna sustancia semiconductora fotosensible como un cristal de silicio

muy delgado al que se le han antildeadido cantidades muy pequentildeas de

otras sustancias en forma de impurezas Cuando la luz incide contra el

cristal los electrones son arrancados de sus posiciones de equilibrio y

son expulsados a una de las superficies del cristal (efecto fotovoltaico)

Alliacute se hacen pasar por un circuito externo creando una corriente eleacutec-

trica para hacer funcionar laacutemparas o diferentes equipos eleacutectricos o

electroacutenicos Las celdas solares tienen una vida muy larga y hoy diacutea se

utilizan dondequiera que haya suficiente luz solar Cada diacutea son maacutes

populares pues constituyen una fuente de energiacutea limpia verde o eco-

loacutegica que no contamina la atmoacutesfera ni contribuye al calentamiento

global

Termoelectricidad

Consiste en el surgimiento de una FEM a partir de diferencias de tem-

peratura Si se unen o sueldan por ambos extremos dos alambres de

diferente naturaleza y una de las uniones se mantiene a una temperatura

superior a la otra aparece una corriente eleacutectrica entre las uniones ca-

liente y friacutea El fenoacutemeno fue observado en 1821 por el fiacutesico alemaacuten

Thomas Seebeck y se conoce como efecto Seebeck A los alambres

soldados capaces de generar la FEM se les llama termopares

Piezoelectricidad

Es posible generar energiacutea eleacutectrica mediante dispositivos que producen

una fuerza electromotriz a partir de una presioacuten o fuerza mecaacutenica que

causa una deformacioacuten en un material con propiedades especiales El

fenoacutemeno se denomina lsquoefecto piezoeleacutectricorsquo vocablo que viene del

griego piezein (presionar) Los dispositivos piezoeleacutectricos se han vuel-

to muy populares para generar la chispa de los encendedores de bolsi-

llo

74

Circuito de corriente continua Una FEM con sus bornes o extremos conectados a un sistema de alam-

bres conductores u otros dispositivos que permitan el paso de la co-

rriente eleacutectrica forma un circuito de corriente continua Por convenio

se considera que la corriente sale del polo o borne positivo de la FEM y

entra por el negativo En el circuito de la figura 310 cuando la corrien-

te atraviesa un alambre conductor muy fino ubicado dentro de la laacutempa-

ra (el filamento) da lugar a que aparezca luz y calor El aire dentro de la

laacutempara se extrae previamente para evitar la oxidacioacuten del filamento a

causa de las altas temperaturas que se alcanzan

Figura 310 Circuito simple de corriente continua

El volt no representa energiacutea sino energiacutea por unidad de carga Co-

mo la unidad de energiacutea es el joule (J) significa que dimensionalmen-

te volt = joulecoulomb Cuando la capacidad de entregar energiacutea por

unidad de carga se refiere a dos puntos de un circuito y no a una FEM

se denomina diferencia de potencial y se designa usualmente por la

letra V

En cualquier circuito una parte de la energiacutea entregada por la FEM

siempre se disipa elevando la temperatura del alambre y generando

calor al medio ambiente El incremento de temperatura es causado por

cierto lsquorozamiento o viscosidadrsquo interna que se opone al movimiento de

los electrones dentro del alambre La ley de Joule establece que la can-

tidad de calor producida en un conductor por el paso de la corriente

eleacutectrica cada segundo es proporcional a su resistencia R y al cuadrado

de la intensidad de la corriente (i2) En siacutembolos matemaacuteticos P = i2R

donde P es la energiacutea disipada en la unidad de tiempo o potencia La

resistencia R de un alambre se relaciona con la resistividad del mate-

rial por la expresioacuten ρl

R =S

donde l es la longitud del alambre y S el

aacuterea de su seccioacuten transversal

La resistencia de los alambres y otros materiales no siempre juega

un papel negativo como disipador de energiacutea tambieacuten se utilizan resis-

tencias para regular los voltajes en muchos dispositivos electroacutenicos

Un dispositivo construido expresamente para que funcione haciendo el

papel de una resistencia pura se denomina resistor aunque tambieacuten es

comuacuten llamar al dispositivo igual que la propiedad que lo caracteriza

resistencia La ley de Ohm establece la relacioacuten entre la corriente la

resistencia y la diferencia de potencial VR en los extremos de un resis-

tor VR = iR En la tabla 33 aparecen algunos valores tiacutepicos de la resis-

tividad de diversos materiales

TABLA 33

Resistividad de algunas sustancias

Sustancia (m) Caracteriacutesticas

Plata 147x10-8

Conductor Cobre 169x10-8

Aluminio 283x10-8

Silicio 640 Semiconductor

Madera 108 - 1011 Dieleacutectrico

Vidrio 1010 - 1014

Superconductividad

Descubierta en 1911 por el fiacutesico holandeacutes Heike Kamerlingh Onnes la

superconductividad es la propiedad que tienen algunos conductores de

no ofrecer resistencia al paso de la corriente cuando se enfriacutean por de-

bajo de cierta temperatura criacutetica Tc Las temperaturas criacuteticas son muy

pequentildeas por ejemplo en determinadas aleaciones de niobio-germanio

Tc = -24995 oC y se necesita helio liacutequido un refrigerante caro y poco

eficaz para que se produzca el fenoacutemeno Compuestos ceraacutemicos des-

cubiertos maacutes recientemente permiten usar nitroacutegeno liacutequido como

refrigerante para obtener la superconductividad La temperatura del

nitroacutegeno liacutequido es de -196 degC enfriacutea con una eficacia 20 veces mayor

que el helio liacutequido y cuesta 10 veces menos Sin embargo la fragilidad

de los compuestos ceraacutemicos hace muy difiacutecil conformarlos en forma

de hilos o cintas para utilizarlos como conductores de la corriente

Como los superconductores no poseen resistencia y no se calientan

al pasar la corriente se utilizan para fabricar electroimanes que produ-

cen campos magneacuteticos muy intensos empleando grandes corrientes

Estos superimanes se aplican en la investigacioacuten cientiacutefica en equipos

meacutedicos de diagnoacutestico en el estudio de materiales y en la construccioacuten

de potentes aceleradores de partiacuteculas Utilizando superconductores

tambieacuten se han desarrollado dispositivos que miden la corriente eleacutectri-

ca el voltaje y el campo magneacutetico con una sensibilidad sin preceden-

tes

Encontrar superconductores capaces de trabajar a temperaturas maacutes

altas es un requisito previo para desarrollar otras muchas aplicaciones

Entre ellas se encuentran computadoras maacutes raacutepidas y con mayor capa-

cidad de memoria reactores de fusioacuten nuclear en los que el plasma se

mantenga confinado por campos magneacuteticos mejores trenes de levita-

cioacuten magneacutetica de alta velocidad y tal vez lo maacutes importante una ge-

neracioacuten y transmisioacuten maacutes eficiente de la energiacutea eleacutectrica

Corriente alterna

Cuando la corriente eleacutectrica se comporta de forma tal que el sentido de

su recorrido en el circuito se invierte perioacutedicamente se estaacute en presen-

cia de una corriente alterna En la Figura 311 en (A) se representa el

valor de una FEM de corriente continua al transcurrir el tiempo su

valor E no variacutea En (B) aparece la representacioacuten anaacuteloga para una

FEM de corriente alterna El valor de la FEM en cada borne cambia

perioacutedicamente de positivo a negativo al transcurrir el tiempo al igual

que el sentido de la corriente en el circuito

77

Figura 311 Representacioacuten de una FEM continua (A) y

alterna (B) Los signos + y ndash indican el cambio de senti-

do de la corriente en el circuito

La corriente alterna es la principal fuente de energiacutea eleacutectrica en to-

do el mundo tanto en aplicaciones industriales como en el hogar La

corriente de la red comercial en Ameacuterica variacutea el sentido de su recorri-

do con una frecuencia de 60 veces por segundo (El inverso de la fre-

cuencia es el periacuteodo tiempo que tarda la corriente en realizar una osci-

lacioacuten completa) Como la polaridad de una FEM alterna tambieacuten cam-

bia continuamente de (+) a (-) y viceversa en los circuitos de corriente

alterna se utiliza preferiblemente el teacutermino voltaje para indicar las

diferencias de potencial que tambieacuten variacutea de sentido continuamente

Las leyes que rigen los circuitos de corriente alterna difieren radi-

calmente de las leyes de los circuitos de corriente continua En la co-

rriente alterna hay que tomar en cuenta que la corriente y el voltaje no

oscilan siempre al uniacutesono sino que se retrasan o adelantan la una res-

pecto al otro en dependencia del circuito especiacutefico analizado Esas

leyes no seraacuten objeto de anaacutelisis en este libro

La corriente alterna posee una serie de ventajas en comparacioacuten con

la corriente continua una de ellas es que proporciona menos peacuterdidas

de energiacutea durante su transmisioacuten hasta el consumidor Pero la maacutes

importante es que permite seleccionar los voltajes adecuados a cada

circuito mediante un sencillo dispositivo electromagneacutetico que no tiene

piezas moacuteviles el transformador que se describe en detalle en otro

capiacutetulo

78

CAPIacuteTULO 4

INTERACCIONES ELECTROMAGNEacuteTICAS Y ONDAS DE RADIO

Magnetismo y corrientes eleacutectricas

Con anterioridad se vio que los campos estaacuteticos magneacutetico y eleacutectrico

no son capaces de interaccionar el uno con el otro Ademaacutes cada uno

actuacutea sobre cargas e imanes de forma independiente como si el otro no

estuviera presente Tambieacuten se dijo que el campo magneacutetico no interac-

ciona con las cargas en reposo pero siacute lo hace con las cargas en movi-

miento

Cuando una partiacutecula cargada se mueve en una regioacuten del espacio

donde hay un campo magneacutetico estaacutetico aparece una fuerza sobre la

carga que en todo momento es perpendicular a la direccioacuten de su mo-

vimiento y a las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacutetico A causa de

esa fuerza magneacutetica la partiacutecula cargada cambiaraacute la direccioacuten de su

movimiento (pero sin que su energiacutea variacutee) Y lo seguiraacute haciendo

mientras siga interaccionando con el campo En realidad el efecto de-

pende del movimiento relativo de la carga respecto al campo y vicever-

sa Si la carga estaacute en reposo y es el campo quien estaacute en movimiento

tambieacuten apareceraacuten fuerzas sobre la carga

iquestY queacute sucede cuando tenemos un campo magneacutetico que variacutea con

el tiempo iquestY un campo eleacutectrico en similares condiciones Pues resul-

ta que los campos magneacuteticos variables en el tiempo siempre tienen

asociado un campo eleacutectrico tambieacuten variable Y el efecto inverso

tambieacuten tiene lugar los campos eleacutectricos variables generan campos

magneacuteticos

Siempre que un campo variable se encuentre presente eleacutectrico o

magneacutetico el otro tambieacuten lo estaraacute De aquiacute que cuando se desean

examinar sus efectos resulta estrictamente obligatorio analizarlos con-

juntamente so pena de cometer errores garrafales en la interpretacioacuten

de los resultados

Ley de Faraday-Lenz En 1831 Michael Faraday descubrioacute el fenoacutemeno de induccioacuten

magneacutetica Y ese mismo antildeo demostroacute que era posible generar una

corriente en un circuito a partir de otra en un circuito cercano e inde-

pendiente del primero

El acoplamiento entre los circuitos ocurre al interaccionar los cam-

pos magneacuteticos variables generados por las corrientes tambieacuten varia-

bles en el tiempo El campo magneacutetico generado por una de las corrien-

tes es capaz de inducir campos eleacutectricos que dan origen a otra corrien-

te en el otro circuito Veamos esto en detalle

La figura 41 ilustra lo que sucede cuando se establece una corriente

variable en el tiempo en una espira de alambre conductor La corriente

en la espira izquierda tiene asociado su correspondiente campo magneacute-

tico que da origen a un campo eleacutectrico en la otra espira (no mostrado

en la figura) Ese campo eleacutectrico actuacutea sobre los electrones de la otra

espira como si fuera una FEM convencional creando una corriente Si

el campo magneacutetico no variacutea con el tiempo la corriente no aparece El

resultado tambieacuten depende del nuacutemero de liacuteneas de induccioacuten magneacuteti-

ca que atraviesen el aacuterea S Si la espira es paralela a las liacuteneas de induc-

cioacuten magneacutetica no habraacute corriente (en la figura 41 la espira derecha

estariacutea rotada 90 grados)

Figura 41 Corriente inducida en una es-

pira de alambre conductor

80

Sin embargo tambieacuten aparece corriente en la espira derecha cuando

el campo magneacutetico no variacutea con el tiempo pero el aacuterea S encerrada

por la espira y perpendicular a las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica siacute lo

hace (por ejemplo si la espira de la derecha oscila o gira alrededor de

un eje vertical) De manera que el aacutengulo θ que forman el aacuterea S y las

liacuteneas de induccioacuten magneacutetica tambieacuten tiene importancia en la genera-

cioacuten de posibles corrientes en la espira

Se encuentra experimentalmente que la FEM inducida en la espira

(ind) es igual a la variacioacuten del flujo = BScos en la unidad de tiem-

po

ind t

Este resultado se conoce como Ley de Faraday La letra griega

(delta) indica siempre la variacioacuten del correspondiente paraacutemetro Por

ejemplo si t indica la variable tiempo t = t ndash to donde t y to represen-

tan un instante final e inicial respectivamente

Se puede predecir el sentido que tendraacute la corriente en la espira a

partir de la Ley de Lenz Esta ley establece que el sentido de la FEM (y

de la corriente inducida) es tal que siempre se opone a la causa que la

produce Fue bautizada en honor a su descubridor Heinrich Friedrich

Emil Lenz y es usual designarla indistintamente como ley de Faraday-

Lenz

El principio de funcionamiento de los generadores eleacutectricos se fun-

damenta en la ley de Faraday-Lenz La variacioacuten del flujo en una espira

de alambre conductor que gira dentro de un campo magneacutetico produce

una FEM capaz de generar corriente en un circuito La FEM y la co-

rriente generadas pueden ser tanto continuas como alternas en depen-

dencia de coacutemo se dispongan conexiones de la espira rotatoria con el

circuito externo

Dinamo Un generador electromagneacutetico o dinamo es un mecanismo capaz de

convertir energiacutea mecaacutenica en energiacutea eleacutectrica sobre la base de la ley

de Faraday-Lenz El maacutes sencillo que se conoce es el dinamo de disco

desarrollado por el propio Faraday Consiste en un disco conductor de

cobre que va montado sobre un eje que pasa por su centro la parte del

disco entre el centro y el borde queda situada entre los polos de un imaacuten

de herradura (Figura 42) Cuando el disco se hace girar con una mani-

vela aparece una FEM continua entre el centro y el borde

Figura 42 El primer generador electromecaacutenico el di-

namo de disco de Faraday Tomado de

httpwwwastrovirginiaedu

El movimiento relativo entre el disco y el imaacuten hace que las fuerzas

magneacuteticas actuacuteen sobre los electrones deacutebilmente ligados del disco

creando una corriente eleacutectrica que siempre va en el mismo sentido El

dispositivo tambieacuten se puede adaptar para funcionar a la inversa como

un motor aplicando una FEM externa entre el borde y su centro lo que

haraacute girar el disco

Cualquier generador moderno tiene dos partes fundamentales un

imaacuten permanente (o un electroimaacuten) que proporciona el campo magneacute-

tico y la armadura estructura que sostiene los conductores que cortan

el campo magneacutetico en su movimiento y transportan la corriente indu-

cida La armadura es usualmente un nuacutecleo de hierro laminado alrede-

dor del cual se enrollan en bobinas los cables conductores

El campo magneacutetico de un imaacuten permanente es bastante fuerte como

para hacer funcionar un dinamo pequentildeo los de mayor capacidad gene-

radora utilizan electroimanes

El principio de operacioacuten de un generador de corriente alterna se

muestra en la figura 43 Es bastante similar al de la corriente continua

con algunos cambios que mejoran la eficiencia de la conversioacuten energeacute-

tica y hacen que el sentido de la FEM se invierta perioacutedicamente

Enormes generadores de este tipo movidos por turbinas impulsadas

por la fuerza hidraacuteulica (plantas hidroeleacutectricas) por el vapor de agua

(plantas termoeleacutectricas y atomoeleacutectricas) o por el viento (eoacutelicas) son

los encargados de producir la mayor parte de la energiacutea eleacutectrica que se

consume en el planeta

Figura 43 Generacioacuten de una corriente alterna

Transformadore e inductor

El transformador es un dispositivo muy utilizado en circuitos eleacutectricos

y electroacutenicos No posee partes moacuteviles y funciona basado en la ley de

Faraday-Lenz La red eleacutectrica comercial utiliza estos dispositivos para

elevar el voltaje y transmitir la energiacutea eleacutectrica a grandes distancias

pues asiacute el proceso resulta mucho maacutes eficiente y las peacuterdidas de ener-

giacutea en los alambres mucho menores

Los transformadores tambieacuten se utilizan para reducir el alto voltaje y

poder llevar la energiacutea hasta las viviendas de una forma menos peligro-

sa (110 y 220 V para aplicaciones no industriales) Cuando la diferencia

de potencial entre el alambre conductor y la tierra es muy alta el aire se

ioniza parcialmente en los alrededores del alambre y se vuelve conduc-

tor Si hay otro objeto cercano unido a tierra puede saltar una chispa

causando quemaduras e incluso volatilizando parte de los cuerpos que

intervengan en la conduccioacuten Las corrientes que se generan pueden ser

de miles de amperes como comparacioacuten el motor de arranque de un

automoacutevil consume solo unos pocos amperes

Para ser eficientes los transformadores de potencia deben disipar la

menor cantidad posible de energiacutea durante su funcionamiento una disi-

pacioacuten de tan solo 05 en un gran transformador genera enormes

cantidades de peacuterdidas por calor Los transformadores de la red comer-

cial disponen de un circuito de refrigeracioacuten que utiliza aceite para el

enfriamiento El aceite circula por dentro del transformador y disipa el

calor mediante radiadores externos La inmensa mayoriacutea de los equipos

electroacutenicos tambieacuten utilizan transformadores de distinto tipo para ajus-

tar el voltaje suministrado por la red comercial al que realmente necesi-

tan sus circuitos

Un transformador estaacute formado esencialmente por un nuacutecleo de ma-

terial ferro o ferrimagneacutetico blando cuya funcioacuten es la de concentrar y

reforzar las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica y dos enrollados de alambre

con diferente nuacutemero de vueltas N1 y N2 el primario y el secundario

Cuando se hace circular una corriente alterna por el enrollado primario

se genera un campo magneacutetico tambieacuten alterno proporcional a N1 Ese

campo magneacutetico alterno es reforzado y guiado por el nuacutecleo ferro-

magneacutetico hasta el enrollado secundario donde induce una FEM que es

proporcional a N2 Controlando el nuacutemero de vueltas N1 y N2 es posible

regular la relacioacuten entre el voltaje a la salida y a la entrada del trans-

formador ya que a partir de la ley de Faraday se obtiene que los volta-

jes en el primario y secundario guardan la relacioacuten aproximada V1V2 =

N1 N2 (Figura 44)

Figura 44 Transformador e inductor

Otro dispositivo muy usado en la electroacutenica que funciona sobre la

base de la ley de Faraday-Lenz es el inductor o inductancia Un induc-

tor no es maacutes que una bobina sencilla con un nuacutecleo de material ferro o

ferrimagneacutetico blando Al aplicar un voltaje alterno la corriente varia-

ble que se establece crea un campo magneacutetico y una FEM inducida que

seguacuten Lenz se opone a la causa que lo origina es decir se opone al

paso de la corriente

Mientras mayor es la frecuencia de la sentildeal y mayor la variacioacuten del

campo en el tiempo mayor es la oposicioacuten que presenta el inductor por

el contrario cuando la frecuencia disminuye la oposicioacuten es cada vez

menor Si la corriente no variacutea (frecuencia cero) el flujo magneacutetico no

variacutea (t = 0) y por tanto no hay FEM inducida que se oponga a la

corriente Como resultado el inductor es un dispositivo que no afecta

notablemente la corriente continua pero se opone al paso de la corrien-

te alterna La oposicioacuten se mide por la reactancia inductiva XL = 2

L donde L es un factor caracteriacutestico del inductor (su inductancia) A

mayor frecuencia mayor oposicioacuten A diferencia del resistor un in-

ductor disipa poco calor al paso de la corriente por efecto Joule pues el

enrollado de aleacioacuten de cobre o aluminio posee una resistividad muy

baja

Los capacitores ndashdispositivos que trabajan almacenando cargas y

campos eleacutectricos- tambieacuten se oponen al paso de la corriente alterna

pero al contrario de los inductores no dejan pasar la corriente conti-

nua y su oposicioacuten al paso de la corriente disminuye cuando aumenta

la frecuencia En este caso el paraacutemetro caracteriacutestico es la reactancia

capacitiva 1

X =C2πνC

donde C es la capacidad del condensador

Es necesario gastar o consumir energiacutea para crear un campo magneacute-

tico pero esa energiacutea no se pierde Se almacena en el campo magneacutetico

y se revierte nuevamente al circuito al variar el sentido de la corriente

en cada ciclo Sin embargo a causa de la histeacuteresis y de las corrientes

inducidas que aparecen en el nuacutecleo ferromagneacutetico en cada ciclo

siempre se pierde una pequentildea cantidad de energiacutea en forma de calor

Este calor es adicional al que se pierde en los alambres por efecto Joule

En combinacioacuten con los capacitores los inductores se utilizan en

circuitos resonantes y filtros que permiten sintonizar o separar una fre-

cuencia determinada (o un pequentildeo intervalo de frecuencias) de una

mezcla de sentildeales con un intervalo amplio de frecuencias Es el meacutetodo

utilizado en los receptores de radio y TV para seleccionar o sintonizar

una frecuencia especiacutefica entre todas las que se reciben en la antena

Radiacioacuten electromagneacutetica

No es necesario que un circuito esteacute presente para que el campo magneacute-

tico genere un campo eleacutectrico Incluso en el vaciacuteo un campo magneacuteti-

co variable en el tiempo siempre tendraacute asociado su correspondiente

campo eleacutectrico

El campo eleacutectrico generado de esta manera posee la caracteriacutestica

de que sus liacuteneas de fuerza son cerradas y de direccioacuten perpendicular a

las del campo magneacutetico En la Fiacutesica esos campos se denominan no

conservativos porque son capaces de entregar energiacutea al realizar un

ciclo cerrado Cuando ocurre lo contrario el campo es conservativo

Si un campo magneacutetico variable actuacutea sobre un cuerpo conductor

macizo el campo eleacutectrico inducido es capaz de engendrar o generar

corrientes en el seno del cuerpo las denominadas corrientes de Fou-

cault Si ese campo magneacutetico incide sobre el cuerpo humano el campo

eleacutectrico asociado seraacute capaz de generar corrientes alternas en su inte-

rior

Como se expresoacute al inicio la naturaleza de los campos eleacutectricos y

magneacuteticos es tal que el efecto inverso tambieacuten tiene lugar un campo

eleacutectrico variable en el tiempo da origen a un campo magneacutetico Por

tanto los campos eleacutectricos y magneacuteticos variables no son independien-

tes siempre se presentan conjuntamente y de ahiacute la denominacioacuten de

campo electromagneacutetico

Generacioacuten de campos electromagneacuteticos

La aceleracioacuten es la relacioacuten que existe entre la variacioacuten de la veloci-

dad de un cuerpo y el tiempo que tarda en ocurrir esa variacioacuten Consi-

derando una partiacutecula que se mueve a lo largo de una recta si to repre-

senta la lectura del reloj cuando la velocidad era vo y t una lectura pos-

terior cuando la velocidad tiene otro valor v la aceleracioacuten media am en

ese intervalo se calcula por la expresioacuten am = (v-vo) (t-to) lo que tam-

bieacuten se indica como a = ΔvΔt En esas condiciones la aceleracioacuten pue-

de ser tanto positiva (la velocidad aumenta al transcurrir el tiempo)

como negativa (la velocidad se reduce)

Las cargas eleacutectricas aceleradas son capaces de generar campos

electromagneacuteticos en forma de ondas que se propagan en el espacio Es

posible crear estas ondas mediante una antena con dos extremos abier-

tos o terminales que alternadamente se cargan positiva y negativamente

(dipolo) La tiacutepica antena de televisioacuten es un dipolo pero que solo se

usa para recibir y no para emitir ondas electromagneacuteticas

86

Un tipo de antena emisora muy comuacuten es la antena Marconi Se tra-

ta de una barra o varilla vertical que forma la mitad del dipolo mientras

que la tierra actuacutea como la otra mitad Este tipo de antena tambieacuten se

utiliza en automoacuteviles y teleacutefonos inalaacutembricos (Figura 45) En este

caso la parte metaacutelica del automoacutevil o teleacutefono actuacutea como la otra mitad

del dipolo En los teleacutefonos celulares las antenas tipo Marconi evolu-

cionaron hacia las maacutes eficientes antenas fractales que permiten ocul-

tar la antena completamente en el interior del equipo (figura 46)

Figura 45 Propagacioacuten de la radiacioacuten electromagneacutetica

Los campos magneacuteticos generan campos eleacutectricos y vice-

versa La sentildeal radiada se propaga con la velocidad de la

luz

Figura 46 Figura 04-06 Interior de un teleacutefono celular

mostrando la antena fractal en el recuadro a la derecha (al-

fombra de Sierspinski)

Cuando la antena tiene las dimensiones adecuadas al aplicarle una

FEM alterna se logra que emita radiaciones al espacio que la rodea

Operando sobre la FEM y modificaacutendola de manera adecuada es posi-

ble usar la radiacioacuten para transmitir informacioacuten de todo tipo (sonido

imaacutegenes informacioacuten digitalizada) La energiacutea radiada se propaga a la

velocidad de la luz unos 300 000 kiloacutemetros por segundo en el vaciacuteo y

algo menor en otros medios

Espectro electromagneacutetico James Clerk Maxwell fiacutesico ingleacutes amplioacute las investigaciones de Mi-

chael Faraday sobre los campos electromagneacuteticos y logroacute encontrar las

relaciones matemaacuteticas que describen su comportamiento Sus resulta-

dos lo convirtieron en uno de los cientiacuteficos maacutes importantes del siglo

XIX Su obra maacutes importante es el Treatise on Electricity and Magne-

tism (1873) donde publicoacute su conjunto de cuatro ecuaciones diferen-

ciales o Leyes de Maxwell en las que se describe la naturaleza de los

campos electromagneacuteticos en teacuterminos de espacio y tiempo

Maxwell demostroacute que la propagacioacuten de la radiacioacuten electromagneacute-

tica en el vaciacuteo o en cualquier otro medio se describe de forma similar

a las ondas que se propagan en la superficie del agua cuando ocurre una

perturbacioacuten (por ejemplo como cuando se deja caer una piedra en

aguas tranquilas) La velocidad de propagacioacuten vp de la onda es la ve-

locidad con que se propaga o avanza la perturbacioacuten en el medio La

amplitud de la onda es el tamantildeo maacuteximo que alcanzan sus valles o

crestas al oscilar (figura 47) La intensidad de la onda se define como

la energiacutea por unidad de tiempo que es capaz de transportar a traveacutes de

la unidad de superficie perpendicular a la direccioacuten de propagacioacuten Se

mide en wattm2 Mientras mayor sea la amplitud de la onda mayor

seraacute su intensidad

Figura 47 Representacioacuten de una onda mecaacutenica

88

La distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos es la longi-

tud de onda (lambda) y el nuacutemero de veces que una cresta (o un va-

lle) se repite por segundo en una posicioacuten determinada es la frecuencia

(nuacute) de la onda Como se dijo anteriormente la frecuencia se expresa

en oscilaciones por segundo (Hz) La longitud de onda y la frecuencia

no son independientes Estos paraacutemetros se relacionan con la velocidad

de propagacioacuten por la expresioacuten vp =

En la onda que viaja por la superficie de una charca oscilan las mo-

leacuteculas de agua En la radiacioacuten electromagneacutetica lo que oscila son los

campos eleacutectrico y magneacutetico cada uno creando al otro continuamente

a medida que la onda avanza o se propaga con la velocidad de la luz

(Figura 48) Para tener una idea de lo que significa esta velocidad se

puede considerar que el periacutemetro de la tierra (su longitud) es de unos

40 000 kiloacutemetros por el ecuador Como en el vaciacuteo la luz recorre 300

000 km en un segundo en ese tiempo una onda de radio es capaz de dar

7 vueltas y media a la Tierra (En un medio diferente al vaciacuteo la veloci-

dad es algo menor pero muy poco)

Figura 48 Figura 04-08 Representacioacuten instantaacutenea de

una onda electromagneacutetica Los campos E y H son perpen-

diculares entre siacute y a la direccioacuten de propagacioacuten

Se le llama espectro electromagneacutetico al conjunto de todas las posibles

frecuencias con que puede presentarse una onda electromagneacutetica (tabla

41) Abarca una regioacuten muy amplia desde unas pocas decenas de Hz

hasta miles de millones de Hz Las propiedades de la onda electromag-

neacutetica variacutean notablemente en dependencia de su frecuencia las radia-

ciones de maacutes baja frecuencia constituyen las conocidas ondas de radio

(onda larga) la de maacutes alta frecuencia es la radiacioacuten gamma penetran-

te (de la letra griega ) que se produce en los elementos radiactivos o

en procesos subatoacutemicos tales como la aniquilacioacuten de un par electroacuten

positroacuten Las explosiones de supernovas y otros fenoacutemenos astrofiacutesicos

muy intensos tambieacuten generan cantidades apreciables de radiacioacuten γ

Dentro del intervalo comprendido entre las ondas de radio y la radia-

cioacuten γ se encuentran todas las demaacutes radiaciones onda corta radiacioacuten

infrarroja (IR) espectro visible ultravioleta (UV) y rayos X

TABLA 41

Espectro electromagneacutetico

f(Hz) (m) Denominacioacuten

102 - 1010 106 ndash 10-1 Ondas de radio

1010 - 1012 10-1 ndash 10-3 Microondas

1012 - 1014 10-3 ndash 10-6 Infrarrojo

1014 - 1015 10-6 ndash 10-7 Visible

1015 - 1016 10-7 ndash 10-8 Ultravioleta

1017 - 1020 10-9 ndash 10-11 Rayos X

gt 1020 lt 10-11 Rayos gamma

Los rayos gamma y los rayos X lsquodurosrsquo tienen una longitud de on-

da de entre 0005 y 05 nm (un nm o nanoacutemetro equivale a 10-9 m o

una milloneacutesima de miliacutemetro) Los rayos X lsquoblandosrsquo se superponen

con la radiacioacuten ultravioleta en longitudes de onda proacuteximas a los 50

nm El ultravioleta a su vez da paso a la luz visible que va aproxi-

madamente desde 380 hasta 760 nm Los rayos infrarrojos o radia-

cioacuten de calor se solapan con las frecuencias de radio de microondas

entre los 100000 y 400000 nm Por encima de esta longitud de onda

hasta unos 15000 metros el espectro estaacute ocupado por las diferentes

ondas de radio Maacutes allaacute de la zona de radio el espectro entra en la

regioacuten de bajas frecuencias cuyas longitudes de onda llegan a medir-

se en decenas de miles de kiloacutemetros

Transmisioacuten de sentildeales

Se reconoce al ingeniero italiano Guglielmo Marconi (1874-1937)

como el inventor del primer sistema praacutectico de transmisioacuten de in-

formacioacuten mediante sentildeales de radio a finales del siglo XIX En

1890 se interesaba por la telegrafiacutea sin hilos y hacia 1895 habiacutea in-

ventado un aparato con el que consiguioacute enviar sentildeales a varios kiloacute-

metros de distancia mediante una antena direccional En 1899 esta-

blecioacute la comunicacioacuten inalaacutembrica entre Inglaterra y Francia a traveacutes

del canal de la Mancha Las marinas italiana y britaacutenica pronto adop-

taron su sistema y hacia 1907 habiacutea alcanzado tal perfeccionamiento

que se establecioacute un servicio trasatlaacutentico de telegrafiacutea sin hilos para

uso puacuteblico

El descubrimiento de las ondas de radio dio lugar a un impetuoso

desarrollo de los medios de comunicacioacuten incluyendo la televisioacuten el

radar los sistemas de navegacioacuten la comunicacioacuten espacial y la telefo-

niacutea celular con infinidad de aplicaciones en otras ciencias como la me-

teorologiacutea y la astronomiacutea

Las ondas de radio son aquellas cuya frecuencia va desde unos po-

cos kilohertz (kHz) hasta 300 gigahertz (GHz) Un kilohertz equivale a

mil ciclos por segundo y un megahertz (MHz) a un milloacuten un gi-

gahertz equivale a 109 Hz o 1 000 MHz La denominada onda media de

los receptores de radio en amplitud modulada (AM) cubre el intervalo

535ndash1 605 kHz Las frecuencias mayores corresponden a las ondas

cortas de diferentes bandas

Las propiedades de las ondas de radio dependen de su frecuencia (o de su equivalente la longitud de onda ) por lo que usualmente se utili-zan ondas de radio de diferente para distintos fines Las ondas maacutes cortas poseen una frecuencia maacutes alta (maacutes oscilaciones por segundo) las maacutes largas tienen una frecuencia maacutes baja La relacioacuten entre y la frecuencia es

= c

donde c es la velocidad de la luz

En una atmoacutesfera uniforme la radiacioacuten electromagneacutetica se propa-

ga en liacutenea recta Como la superficie terrestre es praacutecticamente esfeacuterica

la comunicacioacuten radiofoacutenica a larga distancia solo es posible gracias a

que las ondas largas se reflejan en la ionosfera una regioacuten de la atmoacutes-

fera compuesta de varias capas de aire ionizado que se extiende desde

una altura de casi 80 km sobre la superficie terrestre hasta 640 km o

maacutes (Figura 49) En comparacioacuten la altura de vuelo de las liacuteneas aeacute-

reas comerciales es de 10 km

A estas alturas el aire estaacute enrarecido en extremo como si se hubiera hecho vaciacuteo con una bomba mecaacutenica Cuando las partiacuteculas gaseosas de la atmoacutesfera se ionizan a causa de la radiacioacuten ultravioleta del sol

tienden a permanecer ionizadas debido a las miacutenimas colisiones que se producen con otras partiacuteculas Estas partiacuteculas ionizadas son capaces de reflejar parcialmente las ondas de radio De ahiacute que soacutelo una parte de la energiacutea radiada por un transmisor hacia la ionosfera es transmitida ha-cia el exterior otra es absorbida y la restante es reflejada hacia la super-ficie de la Tierra Este uacuteltimo efecto permite la recepcioacuten de sentildeales de radio a distancias mucho mayores de lo que seriacutea posible con ondas que viajaran solo en liacutenea recta

Figura 49 Capas de la atmoacutesfera troposfera estratosfe-

ra mesosfera e ionosfera La curva quebrada indica la

temperatura seguacuten la escala superior

Las ondas de frecuencia superior a los 300 MHz ( lt 10 m) se sub-

dividen en cuatro categoriacuteas muy alta frecuencia (VHF del ingleacutes very

high frequency) ultra alta frecuencia (ultra high frequency UHF) su-

peralta frecuencia (super high frequency SHF) y extremadamente alta

frecuencia (extremely high frequency EHF) Estas ondas no se reflejan

en la ionosfera por lo que solo se pueden captar cuando el receptor se

encuentra en liacutenea recta con el emisor Sin embargo son muy uacutetiles en

las comunicaciones espaciales

Tambieacuten se usa el teacutermino microondas para designar las ondas elec-

tromagneacuteticas en la regioacuten de frecuencias UHF y EHF cuya longitud

de onda va aproximadamente desde 1 mm hasta 30 cm ( = 1 a 300

GHz) Las microondas tienen aplicaciones en las comunicaciones de

todo tipo viacutea sateacutelite en la meteorologiacutea la medicioacuten de distancias e

incluso se utilizan para cocinar alimentos en los hornos de microondas

En la tabla 42 aparece resumida la clasificacioacuten de las ondas de radio

de acuerdo con su frecuencia y su longitud de onda Al interaccionar

con la atmoacutesfera la atenuacioacuten no es la misma para todas las frecuen-

cias Las ondas con inferiores a unos pocos centiacutemetros son absorbi-

das por las gotas de agua o por las nubes las inferiores a 15 cm pueden

incluso quedar absorbidas por el vapor de agua que hay normalmente

en una atmoacutesfera limpia

TABLA 42

Clasificacioacuten de las ondas de radio

Frecuencia Denominacioacuten Abreviatura

3 ndash 30 kHz Muy baja frecuencia VLF 105 ndash 104 m

30-300 kHz Baja frecuencia LF 104 ndash 103 m

300-3 000 kHz Frecuencia media MF 103 ndash 102 m

3-30 MHz Alta frecuencia (on-

da corta)

HF 102 ndash 10 m

30-300 MHz Muy alta frecuencia VHF 10 ndash 1 m

300-3 000 MHz Frecuencia ultra alta UHF 1 m ndash 10 cm

3-30 GHz Frecuencia superalta SHF 10 ndash 1 cm

30-300 GHz Extremadamente alta EHF 1 cm ndash 1 mm

Transmisioacuten de potencia Horno de microondas

Una de las propiedades de la radiacioacuten de alta frecuencia al interaccio-

nar con muchos materiales es la de generar calor Los hornos de micro-

ondas funcionan en la regioacuten UHF a frecuencias cercanas a los 2 450

MHz La componente del campo eleacutectrico E de la onda interacciona

fuertemente con el momento dipolo eleacutectrico de las moleacuteculas del agua

93

y otras moleacuteculas polares que componen los alimentos Esas moleacuteculas

son forzadas a seguir las oscilaciones de la onda electromagneacutetica in-

crementaacutendose su movimiento de rotacioacuten y vibracioacuten al nivel micros-

coacutepico Un incremento microscoacutepico del movimiento se refleja en lo

macroscoacutepico como un aumento de temperatura que es transmitido a

los restantes aacutetomos y moleacuteculas por los mecanismos usuales de trans-

misioacuten del calor conveccioacuten conduccioacuten y radiacioacuten La conveccioacuten

se refiere al flujo circulatorio de gas o liacutequido desde las zonas maacutes ca-

lientes a las maacutes friacuteas la conduccioacuten al contacto directo entre soacutelidos

mientras que la radiacioacuten implica la transmisioacuten de calor por radiacioacuten

electromagneacutetica esencialmente en la regioacuten infrarroja-visible del es-

pectro (cap 5)

Las microondas no pueden penetrar en los recipientes metaacutelicos para

calentar la comida pues los metales reflejan las ondas de radio de la

misma forma que un espejo refleja la luz visible Sin embargo pueden

atravesar recipientes no metaacutelicos como vidrios ceraacutemicas o plaacutesticos

sin calentarlos para ser absorbidas solamente por los alimentos en su

interior Como la radiacioacuten penetra profundamente en los tejidos bioloacute-

gicos los alimentos se cocinan en profundidad a diferencia de lo que

ocurre en un horno convencional donde el calor se recibe solo en la

superficie y avanza lentamente de fuera hacia dentro Ademaacutes la ener-

giacutea solo se emplea en calentar los alimentos sin necesidad de elevar la

temperatura de los recipientes o de las paredes del horno Por ese moti-

vo los alimentos tardan menos en hornearse y se gasta mucha menos

energiacutea en el proceso

Cuando la intensidad de la radiacioacuten es muy alta la exposicioacuten a las

microondas puede ser muy peligrosa Tambieacuten es importante el tiempo

de exposicioacuten Tanto la alta intensidad como una larga exposicioacuten pue-

den ocasionar quemaduras cataratas oculares dantildeos en el sistema ner-

vioso o esterilidad Auacuten no se conocen bien los efectos de la exposi-

cioacuten a las microondas de baja intensidad durante largos periacuteodos

Cocina de induccioacuten

La cocina de induccioacuten trabajan a frecuencias mucho menores que las

de los hornos de microondas esencialmente en el intervalo de frecuen-

cias entre 20 y 100 kHz No calienta directamente los alimentos como

en los hornos sino que genera corrientes de Foucault en un material

ferromagneacutetico-resistivo adosado al fondo de la cazuela que finalmente

produce el calor que se emplea en cocinar los alimentos (figura 410)

Figura 410 Mecanismo del calentamiento por induccioacuten

Durante su funcionamiento el campo magneacutetico variable generado por

una bobina da origen a un campo eleacutectrico tambieacuten variable y ambos se

propagan en todas direcciones -no soacutelo como se muestra en la figura-

atravesando la vitroceraacutemica no absorbente Es la componente eleacutectrica

quien genera las corrientes y producen calentamiento por efecto Joule

en el material magneacutetico del fondo de la olla tal como ocurre en una

cocina de resistencia convencional

A diferencia de los hornos de microondas estas cocinas no se pue-

den utilizar con recipientes de loza barro tefloacuten o cualquier otro mate-

rial aislante Tampoco con cualquier recipiente de aluminio o cobre u

otro metal no magneacutetico pues a la frecuencia de trabajo de la cocina

estos metales reflejan la radiacioacuten electromagneacutetica con gran efectivi-

dad La otra diferencia esencial con los hornos de microondas donde

la radiacioacuten se mantiene confinada en su interior por paredes reflectan-

tes es que en una cocina de induccioacuten la radiacioacuten se dispersa en todas

direcciones generando contaminacioacuten electromagneacutetica en mayor o

menor grado

Investigaciones recientes muestran la posibilidad de efectos perjudicia-

les sobre los genes de diversos tipos de ceacutelulas mientras que por

95

otra parte no existen estudios que demuestren que ese intervalo de fre-

cuencias esas radiaciones sean inocuas especialmente a la intensidad

en que son emitidas con potencia suficiente para cocinar alimentos

Las posibles afectaciones incluyen efectos geneacuteticos en el feto en las

gestantes dada la cercaniacutea de la regioacuten abdominal a la fuente de radia-

ciones asiacute como roturas u otras alteraciones en los genes de espermato-

zoides y oacutevulos de personas adultas (ver artiacuteculo review de Lai H en

las referencias)

Estimacioacuten de distancias radar Los sistemas para medir distancias mediante la radiacioacuten estaacuten basados

en el radar palabra que se deriva del ingleacutes radio detection and ran-

ging El radar detecta objetos fuera del alcance de la vista y determina

a queacute distancia se encuentran al proyectar sobre ellos ondas de radio Se

comenzoacute a utilizar de manera generalizada durante la II Guerra Mun-

dial (1939-1945)

Su funcionamiento estaacute basado en la propiedad que tienen las ondas

electromagneacuteticas de reflejarse en determinadas superficies En un

equipo de radar un transmisor de radio de alta frecuencia emite un haz

de radiacioacuten durante un corto periacuteodo con una que puede ir desde

algunos centiacutemetros hasta cerca de 1 metro Los objetos que se hallan

en la trayectoria del haz reflejan las ondas de regreso hacia el transmi-

sor donde se coloca un receptor especialmente disentildeado para detectar-

las Midiendo por medios electroacutenicos el tiempo que tarda la sentildeal en ir

y regresar hasta el blanco y conocida la velocidad de propagacioacuten de la

sentildeal (asymp 300 000 kms) es posible calcular la distancia hasta el objeto

donde se reflejoacute el haz En un equipo de radar el proceso de transmi-

sioacuten-recepcioacuten de impulsos ocurre continuamente en fracciones de

segundo

El radar no solo detecta la presencia de un objeto remoto como un

avioacuten en el aire sino que es capaz de fijar su posicioacuten en el espacio su

tamantildeo y su forma aproximada asiacute como la direccioacuten de su movimien-

to y su velocidad

Aunque en sus oriacutegenes fue un instrumento beacutelico hoy se utiliza

ampliamente para fines paciacuteficos como la navegacioacuten mariacutetima y el

control de traacutefico aeacutereo El radar ha encontrado una aplicacioacuten casi

universal en la meteorologiacutea y la prediccioacuten del tiempo ademaacutes de

localizar perturbaciones importantes como los huracanes o los tornados

tambieacuten se usa para efectuar el seguimiento de las condiciones climato-

loacutegicas locales Los radares meteoroloacutegicos proporcionan informacioacuten

acerca del volumen de las precipitaciones y permiten alertar con antela-

cioacuten sobre posibles inundaciones Los maacutes recientes dan la posibilidad

de medir la velocidad del viento cuando hay tormenta a partir de un

fenoacutemeno conocido como efecto Doppler

Radares de otro tipo son utilizados por la policiacutea de traacutensito para de-

terminar la velocidad de los vehiacuteculos y cuantificar la densidad del

traacutefico en las calles principales Tambieacuten para controlar automaacutetica-

mente los semaacuteforos Por ejemplo hay sistemas que pueden proyectar

la luz roja automaacuteticamente si el vehiacuteculo se acerca a un cruce de cui-

dado con una velocidad por encima del liacutemite permitido

Resonancia magneacutetica Otro tipo de interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia en la regioacuten de

altas frecuencias es la resonancia magneacutetica Existen diversos tipos

nuclear paramagneacutetica electroacutenica ferromagneacutetica antiferromagneacutetica

de ondas de spin cuadrupolar nuclear y resonancia de spin de electro-

nes de conduccioacuten todas se aplican mayormente en la investigacioacuten

cientiacutefica Se describiraacute solamente la resonancia magneacutetica nuclear

(RMN) ya que es la maacutes conocida por haberse extendido su uso como

herramienta de diagnoacutestico en la medicina

La RMN no implica radiactividad ni ninguacuten otro tipo de radiacioacuten

ionizante pues se trabaja uacutenicamente en la regioacuten de radiofrecuencias

El nuacutecleo atoacutemico posee un momento magneacutetico N similar al momen-

to magneacutetico de spin del electroacuten s Como su valor es miles de veces

menor que el de s no es necesario tomarlo en cuenta al analizar las

propiedades diamagneacuteticas paramagneacuteticas o ferromagneacuteticas de una

determinada sustancia

Sin embargo cuando se hace incidir radiacioacuten de frecuencia ade-

cuada sobre una sustancia que a la vez estaacute sometida a un campo mag-

neacutetico estaacutetico de gran intensidad el momento magneacutetico nuclear es

capaz de interaccionar con esa radiacioacuten y absorber gran cantidad de

energiacutea Esto es precisamente lo que caracteriza una resonancia la

absorcioacuten soacutelo tiene lugar a una frecuencia especiacutefica (o en un intervalo

de frecuencias muy estrecho a su alrededor) y no a cualquier frecuen-

cia

97

Como fuente de radiacioacuten se utiliza una bobina por la que circula

una corriente alterna de frecuencia adecuada (figura 411)

La descripcioacuten de lo que ocurre seguacuten la fiacutesica claacutesica es la si-

guiente cuando el campo estaacutetico externo (de intensidad Bo en la figu-

ra) interacciona con los momentos magneacuteticos nucleares tiende a ali-

nearlos en una direccioacuten paralela a las liacuteneas de induccioacuten perpendicu-

lar al polo del electroimaacuten en la figura Sin embargo esta alineacioacuten no

llega a ser perfecta pues los momentos magneacuteticos tienen tendencia a

rotar alrededor de las liacuteneas de induccioacuten Este movimiento particular

de rotacioacuten se conoce como precesioacuten similar al cabeceo de los trom-

pos cuando van perdiendo velocidad se ha representado por la flecha (o

vector) en el recuadro a la derecha de la figura 411

Figura 411 Esquema de un experimento de reso-

nancia magneacutetica

El nuacutemero de rotaciones por segundo que realiza el vector es la fre-

cuencia de precesioacuten o que depende de Bo seguacuten la expresioacuten o =

4258Bo (o en MHz y Bo en T) Cuando la frecuencia de la sentildeal

externa aplicada coincide con o se produce la resonancia Asiacute para

lograr la resonancia de los protones del agua si Bo = 05 T se necesita

aplicar una sentildeal en la bobina de 213 MHz aproximadamente Esta

particularidad de interaccionar con los protones del agua se utiliza en

los equipos modernos de obtencioacuten de imaacutegenes por resonancia magneacute-

tica para diagnoacutestico meacutedico (capiacutetulo 6)

Deteccioacuten de metales El desarrollo de instrumentos capaces de detectar metales bajo tierra

mediante ondas de radio estaacute asociado a los primeros ensayos de em-

plear esas ondas en sistemas de orientacioacuten aeacuterea alrededor de 1920

Estos intentos proporcionaron versiones primitivas de los modernos

radiogonioacutemetros que se utilizan hoy diacutea en la navegacioacuten mariacutetima y

aeacuterea Se buscaba que los aviones fueran capaces de orientarse en diacuteas

muy nubosos o con niebla para esto se utilizaba como emisor de ondas

la torre transmisora de alguna estacioacuten local de radio de ubicacioacuten co-

nocida Como sistema receptor en el aeroplano capaz de determinar la

direccioacuten de la emisora se utilizaba una antena direccional en forma de

aro o anillo metaacutelico abierto con los extremos unidos por conductores

al equipo receptor de radio

La antena direccional funciona de la manera siguiente cuando el

plano de la circunferencia que forma la antena receptora se encuentra

paralelo a la liacutenea recta que va desde el avioacuten a la antena emisora la

recepcioacuten es maacutexima cuando este plano estaacute perpendicular a esa liacutenea

lo que equivale a rotar la antena frac14 de vuelta de su posicioacuten de maacutexima

recepcioacuten la recepcioacuten es praacutecticamente nula La mayoriacutea de los recep-

tores de amplitud modulada (AM) poseen en su interior antenas de este

tipo en forma de bobina con muchas vueltas de alambre (enrolladas

usualmente sobre un nuacutecleo de ferrita figura 412) por lo que la inten-

sidad de la recepcioacuten depende fuertemente de la orientacioacuten del recep-

tor respecto a la emisora Cuando el extremo de la bobina apunta direc-

tamente hacia la fuente emisora la sentildeal es miacutenima y puede llegar a

anularse totalmente

Figura 412 Dependencia de la recepcioacuten de la

sentildeal en funcioacuten del aacutengulo de la antena con la ra-

diacioacuten incidente

Este efecto de recepcioacuten nula cuando la espira estaacute orientada hacia la

direccioacuten de la fuente emisora es el principio baacutesico de operacioacuten de los

antiguos sistemas de orientacioacuten aeacuterea pues la posicioacuten de no recep-

cioacuten es muy precisa y se utilizaba para situar al avioacuten en la direccioacuten

determinada

La direccioacuten que se iba a seguir se determinaba girando la antena re-

ceptora hasta obtener sentildeal cero El piloto podiacutea entonces ir corrigiendo

a conveniencia la direccioacuten del vuelo hasta lograr la direccioacuten deseada

Sin embargo ya desde los primeros intentos de llevar a cabo esta

teacutecnica de orientacioacuten surgiacutean errores significativos cuando se sobrevo-

laban determinados territorios Diferentes pilotos en diversos aviones

guiaacutendose por la misma estacioacuten emisora encontraban siempre los

mismos errores en los mismos lugares Investigaciones posteriores re-

velaron que donde ocurriacutean las interferencias habiacutea yacimientos mine-

rales con alto contenido de metal o existiacutean grandes construcciones de

ese material como por ejemplo el techo de tejas metaacutelicas de una gran

faacutebrica

Finalmente se logroacute encontrar la siguiente explicacioacuten una antena

emisora emite radiacioacuten en todas direcciones Si la sentildeal posee suficien-

te intensidad seraacute capaz de inducir corrientes significativas en un buen

conductor como un techo metaacutelico o un gran tanque de agua o combus-

tible Esas corrientes inducidas son capaces de emitir a su vez una

sentildeal secundaria con la frecuencia de la fuente original tambieacuten en

todas direcciones aunque de mucha menor intensidad No obstante si

el receptor utilizado en un avioacuten es sensible las sentildeales secundarias se

detectaraacuten superpuestas a la sentildeal original cuando el avioacuten se encuentra

cerca de la fuente secundaria

Para obtener la sentildeal cero que serviacutea de referencia al piloto el plano

de la antena del avioacuten debiacutea estar perfectamente perpendicular a la di-

reccioacuten de la antena emisora Como la radiacioacuten de la antena emisora y

la reflejada por el emisor secundario no proveniacutean de la misma direc-

cioacuten no era posible lograr que la sentildeal en la antena receptora del avioacuten

se anulara totalmente y de ahiacute los errores de orientacioacuten detectados

(que pueden corregirse faacutecilmente una vez conocido su origen)

Se atribuye al teacutecnico de sistemas de navegacioacuten aeacuterea Gerhard Fis-

her la sugerencia de que la radiacioacuten secundaria emitida por el metal

podiacutea ser utilizada para la deteccioacuten de metales soterrados Esa praacutectica

ha tenido un gran desarrollo hasta nuestros diacuteas

100

Los detectores de metal contemporaacuteneos utilizan una sola antena

que trabaja alternadamente como emisor y receptor durante fracciones

de segundo en forma similar a como lo hace la antena de radar La

antena va ubicada en una especie de plato llano colocado en el extremo

de una barra o mango de sujecioacuten que contiene los circuitos electroacuteni-

cos y la bateriacutea que energiza el instrumento (figura 413)

Figura 413 Detector de metales Tomado de

httpschoolmechuwaeduau

En su estado baacutesico de funcionamiento el equipo no detecta sentildeal

alguna Cuando el plato se desplaza cerca del suelo o de una pared don-

de se halla enterrado alguacuten objeto metaacutelico como por ejemplo una

tuberiacutea aparece una sentildeal de rechazo causada por la radiacioacuten secun-

daria emitida por el metal Esa sentildeal origina una FEM inducida en la

antena que se puede amplificar por medios electroacutenicos para generar

sonido en un audiacutefono desviar una aguja indicadora o emitir una sentildeal

luminosa revelando asiacute la presencia del metal oculto

Un detector tiacutepico en el mercado pesa 375 libras opera a la fre-

cuencia de 12 kHz tiene sintoniacutea manual o automaacutetica a eleccioacuten es

capaz de indicar la profundidad a que se encuentra el metal y se energi-

za con 8 bateriacuteas tipo AA capaces de mantener trabajando el instru-

mento de 25 a 35 horas en reacutegimen de bajo consumo (utilizando audiacute-

fonos para ahorrar energiacutea) Los detectores maacutes sofisticados son capa-

ces de diferenciar entre diversos metales

101

Sistemas de deteccioacuten basados en principios similares se emplean en

el control de aduana de los aeropuertos para revelar la posible presencia

de armas ocultas las bobinas estaacuten insertadas en el marco de una puerta

que el viajero debe atravesar Tambieacuten existen detectores portaacutetiles del

tamantildeo aproximado de un teleacutefono celular en este caso un operador

desplaza el instrumento cerca de la persona examinada a pocos centiacute-

metros de los lugares del cuerpo de donde pudiera existir alguacuten arma

disimulada

En algunos paiacuteses son bastante comunes los buscadores de tesoros

aficionados que dedican su tiempo libre a hacer campismo en locacio-

nes donde hubo asentamientos humanos en otras eacutepocas o se efectua-

ron batallas importantes Los buscadores utilizan el detector de metal

para rastrear monedas antiguas armas hebillas adornos o cualquier

otro objeto metaacutelico algunos de estos objetos pueden alcanzar un gran

valor en la actualidad Otros se dedican a buscar anillos monedas o

prendas de valor perdidas en las arenas de las playas

Tambieacuten se construyen detectores especializados para buscar debajo

del agua Hay revistas dedicadas exclusivamente a estos temas que

aconsejan doacutende y coacutemo buscar reportan hallazgos de importancia y

ofrecen consejos teacutecnicos sobre los instrumentos a utilizar En los con-

flictos beacutelicos se utilizaron por mucho tiempo detectores de minas simi-

lares a los empleados por los buscadores de tesoros Actualmente no

son muy efectivos dada la proliferacioacuten de minas de plaacutestico y de ma-

dera desarrolladas precisamente con el fin de evitar su deteccioacuten me-

diante estos instrumentos

El radar de penetracioacuten terrestre Tambieacuten conocido como radar de sondeo terrestre o georradar el RPT

es un instrumento que trabaja en forma muy parecida a un radar con-

vencional Se considera que se aplicoacute por primera vez en Austria en

1929 para determinar el espesor de un glaciar Su antena transmisora

enviacutea pulsos cortos de alta frecuencia hacia la tierra Cuando la radia-

cioacuten encuentra un objeto o una frontera con diferente permitividad die-

leacutectrica aparecen variaciones en la sentildeal reflejada e informacioacuten de la

distancia a que se encuentra Hay muchos tipos y modelos especializa-

dos para diferentes aplicaciones 102

La profundidad de penetracioacuten de la sentildeal estaacute limitada por la con-

ductividad del terreno la frecuencia utilizada y la potencia radiada

Cuando la conductividad del suelo aumenta la penetracioacuten disminuye

porque la radiacioacuten se disipa maacutes faacutecilmente en forma de calor Las

altas frecuencias proporcionan mejor resolucioacuten pero penetran menos

que las bajas frecuencias En los suelos arenosos o en materiales com-

pactos y secos como el granito la piedra caliza y el hormigoacuten usual-

mente se logra una buena penetracioacuten (hasta 15 metros) En los suelos

huacutemedos o arcillosos u otros con alta conductividad eleacutectrica la pene-

tracioacuten es algunas veces de solo unos pocos centiacutemetros En el hielo la

radiacioacuten penetra cientos de metros

El radar de penetracioacuten terrestre se puede utilizar en gran cantidad

de medios diferentes que incluyen rocas suelos hielo agua pavimen-

tos y estructuras Puede detectar objetos enterrados cambios en el ma-

terial del suelo y subsuelo hendiduras y cavidades En las ciencias de la

tierra se usa para estudiar los lechos de roca el agua subterraacutenea y el

hielo Las aplicaciones de ingenieriacutea incluyen ensayos no destructivos

de estructuras y pavimentos la localizacioacuten de tuberiacuteas soterradas y el

estudio de las caracteriacutesticas del terreno En la arqueologiacutea se usa para

hacer levantamientos y mapas de yacimientos y sitios arqueoloacutegicos en

lo militar para la deteccioacuten de minas explosivos sin detonar y tuacuteneles

Una determinacioacuten tiacutepica con un equipo de RPT proporciona un per-

fil o seccioacuten laminar bajo la superficie Un conjunto de perfiles sirve

para construir una imagen tridimensional tomograacutefica Los datos se

pueden representar como bloques tridimensionales o en forma de cor-

tes horizontales o verticales Los cortes horizontales son mapas planos a

una profundidad determinada y por ello suelen ser los favoritos de los

arqueoacutelogos

103

CAPIacuteTULO 5

RADIACIOacuteN DE MAacuteS ALTA FRECUENCIA

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia Fotones

Las propiedades de la radiacioacuten electromagneacutetica difieren notablemente

de las propiedades de la sustancia Por ejemplo la radiacioacuten no posee

masa en reposo (no es posible pesarla en una balanza aunque en deter-

minadas condiciones siacute resulta posible asociarle una cierta masa efecti-

va) No obstante en la medida que la longitud de onda disminuye y la

frecuencia aumenta la radiacioacuten comienza a manifestar propiedades

no del todo acordes con una onda A frecuencias suficientemente altas

la energiacutea que la radiacioacuten es capaz de entregar no se transfiere de for-

ma continua sino en cantidades especiacuteficas o cuantos de valor ε = h

como si en vez de una onda estuvieacuteramos en presencia de un lsquochorrorsquo o

flujo de partiacuteculas (figura 51) En la expresioacuten anterior h es una cons-

tante de valor conocido la constante de Planck

Figura 51 Efecto fotoeleacutectrico

104

Se acostumbra designar esta caracteriacutestica muy particular de la ra-

diacioacuten electromagneacutetica como dualidad partiacutecula-onda indicando asiacute

que la radiacioacuten tiene un comportamiento que mezcla particularidades

de una onda y de un flujo de partiacuteculas Esta dualidad es praacutecticamente

indetectable en las ondas de radio pero en la regioacuten del espectro visible

y por encima de este se manifiesta en toda su plenitud

Las partiacuteculas luminosas fueron nombradas fotones por Albert

Einstein quien logroacute dar explicacioacuten al hasta entonces inexplicable

efecto fotoeleacutectrico que consiste en la expulsioacuten de electrones de un

metal cuando sobre eacutel incide luz de determinada frecuencia Einstein

consideroacute que cuando un electroacuten interacciona con un fotoacuten absorbe

toda su energiacutea h Si esa energiacutea es suficiente para vencer las fuerzas

de atraccioacuten de los nuacutecleos atoacutemicos el electroacuten es expulsado del me-

tal

La dualidad de la luz se manifiesta incluso en la expresioacuten matemaacute-

tica de su energiacutea ε = h pues ε se refiere a una partiacutecula especiacutefica y

es la frecuencia que se obtiene suponiendo que la radiacioacuten es una

onda no una partiacutecula Sin embargo a pesar de esta contradiccioacuten on-

da-partiacutecula el concepto dual funciona perfectamente y permitioacute prede-

cir (incluso cuantitativamente) lo que sucederiacutea en diversas situaciones

desconocidas La teoriacutea de Einstein logroacute explicar muchas caracteriacutesti-

cas del efecto fotoeleacutectrico que no podiacutean explicarse considerando la

luz como una onda electromagneacutetica Por ejemplo la energiacutea maacutexima

de los electrones expulsados es independiente de la intensidad de la luz

efecto imposible de explicar a partir del modelo ondulatorio El caraacutecter

dual de la radiacioacuten se verificoacute completamente en otros experimentos

posteriores y es hoy aceptado universalmente

El teacutermino efecto fotoeleacutectrico tambieacuten puede referirse a otros tres

procesos la fotoionizacioacuten la fotoconduccioacuten y el efecto fotovoltaico

La fotoionizacioacuten es la ionizacioacuten de un gas por la luz u otra radiacioacuten

electromagneacutetica Si los fotones tienen suficiente energiacutea logran sepa-

rar uno o maacutes electrones externos de los aacutetomos de gas

En la fotoconduccioacuten los electrones de sustancias soacutelidas cristalinas

no conductoras absorben la energiacutea de los fotones y adquieren asiacute sufi-

ciente energiacutea para poder conducir la electricidad En el efecto fotovol-

taico de los semiconductores los fotones crean pares electroacuten-hueco

105

Un lsquohuecorsquo es la falta de un electroacuten en un enlace quiacutemico y se

comporta como una partiacutecula en determinadas condiciones Las celdas

solares o celdas fotoeleacutectricas hechas de silicio arseniuro de galio u

otro material similar convierten directamente la radiacioacuten en electrici-

dad mediante el efecto fotovoltaico

Radiacioacuten ionizante y no ionizante

Las radiaciones electromagneacuteticas se pueden clasificar en dos grandes

grupos en dependencia de si pueden arrancar electrones de la envoltura

atoacutemica o no radiaciones ionizantes y no ionizantes

Las ionizantes son aquellas que corresponden a frecuencias muy al-

tas (ultravioleta (UV) lejano rayos X y rayos ) donde la energiacutea es

suficiente para romper los enlaces quiacutemicos e ionizar los aacutetomos A las

frecuencias maacutes bajas (luz visible microondas y radio) la energiacutea del

fotoacuten no es suficiente para romper enlaces quiacutemicos la radiacioacuten es no

ionizante En la tabla 51 aparecen algunas caracteriacutesticas de la interac-

cioacuten de la radiacioacuten con la sustancia incluyendo las ondas de radio ya

analizadas en el capiacutetulo 4

TABLA 51

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia

Tipo

de radiacioacuten Caracteriacutesticas

Ionizante Ioniza o rompe las moleacuteculas (UV lejano

rayos X y )

No ionizante

(oacuteptica)

Excita los electrones e induce reacciones quiacute-

micas (UV cercano visible e IR)

No ionizante

(radio tipo A)

Induce corrientes e interacciona con los dipo-

los produciendo el calentamiento de los tejidos

(microondas y radio AF)

No ionizante

(radio tipo B)

Praacutecticamente no produce calentamiento

(campos de frecuencia industrial y radio por

debajo de 1 MHz)

106

Radiacioacuten y organismo vivo

Tanto la radiacioacuten ionizante como la no ionizante pueden causar efectos

notables en los tejidos Las radiaciones UV visible e IR dan lugar a la

excitacioacuten electroacutenica de las moleacuteculas aunque no a su ionizacioacuten Sin

embargo esa excitacioacuten puede favorecer alguacuten tipo de reaccioacuten foto-

quiacutemica Ejemplos tiacutepicos son la fotosiacutentesis en las plantas y la produc-

cioacuten de vitamina D en la piel bajo la accioacuten de la luz solar

Las emisiones de radio y microondas por encima de 1 MHz pueden

inducir calor directamente en los tejidos mediante diferentes efectos

Por debajo de 1 MHz la radiacioacuten es muy poco eficiente para producir

calor la correspondiente longitud de onda es mayor que la longitud

del cuerpo humano y la radiacioacuten lo atraviesa sin mayores efectos co-

nocidos En esta uacuteltima regioacuten se incluyen las ondas de radio de baja

frecuencia y las de frecuencia industrial asociadas a las liacuteneas de

transmisioacuten de la energiacutea eleacutectrica (50 o 60 Hz seguacuten el paiacutes conside-

rado)

La capacidad de penetracioacuten en los organismos vivos tampoco es la

misma para los diferentes tipos de radiacioacuten electromagneacutetica Las on-

das de radio y los rayos X son capaces de atravesar faacutecilmente las sus-

tancias bioloacutegicas mientras que la radiacioacuten visible y ultravioleta se

absorbe completamente en su superficie En las tablas 52 y 53 se re-

sume la clasificacioacuten de las radiaciones ionizantes y no ionizantes

atendiendo a su frecuencia asiacute como algunas de sus aplicaciones en las

regiones de radio y microondas

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Radiaciones infrarroja y visible

Cuando la longitud de onda de la radiacioacuten es del orden de varios cien-

tos de nanoacutemetros nos encontramos en la regioacuten del espectro corres-

pondiente al infrarrojo (IR) visible y ultravioleta (UV) La longitud de

onda de la radiacioacuten IR es menor que la de las ondas de radio y mayor

que la de la luz visible la longitud de onda variacutea entre 0001 y 1 mi-

liacutemetro aproximadamente Su efecto principal al incidir sobre cualquier

objeto es generar calor y elevar la temperatura de su superficie La ra-

diacioacuten infrarroja es la principal responsable de la sensacioacuten de calor

que se siente al acercar la mano a un objeto caliente aunque este no se

encuentre en estado incandescente ni emita luz

Todos los cuerpos incluyendo el cuerpo humano emiten radiacioacuten

infrarroja en mayor o menor grado razoacuten por la cual esa radiacioacuten se

puede utilizar para obtener imaacutegenes de objetos lejanos ocultos por la

bruma atmosfeacuterica que dispersa la luz visible pero no la radiacioacuten

infrarroja

La fotografiacutea infrarroja desarrollada hacia 1880 se ha convertido en

la actualidad en una importante herramienta de diagnoacutestico en la agri-

cultura la industria y la medicina En este uacuteltimo caso el empleo de

teacutecnicas infrarrojas permite observar situaciones patoloacutegicas que no

pueden verse a simple vista o en una radiografiacutea

En medicina se llama termografiacutea a la medida del calor corporal

emitido por la piel Mediante placas fotograacuteficas o receptores de ima-

gen sensibles a los rayos infrarrojos se pueden obtener termogramas de

la totalidad o parte del cuerpo Las variaciones de la temperatura en la

epidermis dependen entre otros factores del nuacutemero de vasos sanguiacute-

neos y de su cercaniacutea a la superficie corporal Imaacutegenes anormales

permiten diagnosticar una enfermedad Por ejemplo un punto caliente

en un lugar no acostumbrado puede indicar el desarrollo de un caacutencer

mientras que un punto friacuteo puede indicar un bloqueo del torrente san-

guiacuteneo como el producido por una trombosis

Dispositivos infrarrojos como los empleados en los conflictos beacuteli-

cos permiten ver objetos en la oscuridad e incluso a traveacutes de otros

objetos La teledeteccioacuten mediante fotografiacutea infrarroja aeacuterea y orbital

se ha empleado para observar las condiciones de las cosechas y el dantildeo

producido por insectos y enfermedades en grandes zonas agriacutecolas asiacute 110

como para localizar depoacutesitos minerales En los uacuteltimos antildeos la detec-

cioacuten IR se ha aplicado intensamente en la astronomiacutea

La naturaleza nos ha dotado de un instrumento que permite detectar

la radiacioacuten electromagneacutetica en el intervalo aproximado de 380 a 760

nanoacutemetros ese instrumento es el ojo El ojo humano es un oacutergano

complejo que posee un lente capaz de adaptarse a la distancia del objeto

que se enfoca para obtener una imagen niacutetida (el cristalino) Los conos

y los bastoncillos ceacutelulas especializadas en el fondo del ojo son capa-

ces de separar diferentes longitudes de onda proporcionaacutendonos dife-

rentes sensaciones de color Asiacute la radiacioacuten de longitud de onda cer-

cana a los 380 nm produce la sensacioacuten de violeta mientras que la de

760 nm produce la sensacioacuten de rojo Las longitudes de onda interme-

dias proporcionan todos los restantes colores de forma continua pasan-

do del rojo a los tonos naranjas amarillos verdes azules y violetas a

medida que la longitud de onda disminuye (figura 52)

Figura 52 Espectro visible

Estiacutemulos fiacutesicos diferentes pueden producir una misma sensacioacuten

de color en el ojo Asiacute una mezcla de luces roja y verde de intensidades

apropiadas parece exactamente igual a una luz amarilla espectral aun-

que la mezcla no contiene radiacioacuten de longitud de onda correspondien-

te al amarillo Se puede lograr cualquier sensacioacuten de color mezclando

diversas intensidades de luz roja azul y verde Por eso estos colores se

denominan ldquoaditivos primariosrdquo Si se mezclan los colores primarios

con intensidades aproximadamente iguales se produce la sensacioacuten de

luz blanca

Ademaacutes existen parejas de colores espectrales puros que al mezclar-

los en la proporcioacuten adecuada tambieacuten producen luz blanca se deno-

minan ldquocolores complementariosrdquo Entre esos pares figuran determina-

dos amarillos y azules o rojos y verdes azulados Esta propiedad se usa

para obtener los colores adecuados en las pantallas luminosas de televi-

sores y monitores de computadoras

Muchas fuentes de luz artificiales o naturales como el Sol emiten

luz blanca que es en realidad una mezcla de muchas longitudes de onda

Cuando esta luz pasa por un prisma se separa en sus componentes es-

pectrales (cada longitud de onda se desviacutea o refracta un aacutengulo dife-

rente) y se obtiene un haz coloreado La luz roja es la que menos se

refracta y la violeta la maacutes refractada El fenoacutemeno es faacutecilmente de-

tectable en los bordes biselados de un espejo o de cualquier otro objeto

transparente La dispersioacuten de la luz tambieacuten tiene lugar en la atmoacutesfera

tras la lluvia cuando quedan pequentildeas gotas de agua pulverizada como

remanentes Esas pequentildeas gotas actuacutean como prismas dando lugar al

arco iris

No es posible en tan breve espacio hacer una descripcioacuten detallada

de todos los posibles fenoacutemenos y aplicaciones en los que interviene la

luz visible ni siquiera mencionar los maacutes importantes Cualquier carre-

ra de ciencias e ingenieriacutea usualmente dedica todo un semestre o buena

parte de eacutel al estudio de la oacuteptica y las propiedades y aplicaciones de la

luz visible (refraccioacuten interferencia difraccioacuten absorcioacuten cuantifica-

cioacuten presioacuten de la luzhellip) Es por eso que solo hemos seleccionado dos

ejemplos que ilustran la gran importancia de la radiacioacuten visible en el

mundo que nos rodea

Fotosiacutentesis

Como primer ejemplo consideremos la fotosiacutentesis Este es el proceso

mediante el cual los organismos con clorofila como las plantas verdes

las algas y algunas bacterias reciben energiacutea de la luz y la utilizan para

elaborar diferentes productos quiacutemicos Conjuntamente se consume

CO2 y se produce oxiacutegeno

Con la excepcioacuten de la pequentildea contribucioacuten de las fuentes eoacutelicas

geoteacutermicas hidroeleacutectricas fotovoltaicas y las plantas de energiacutea nu-

clear praacutecticamente toda la energiacutea restante que consume la biosfera

terrestre procede de la fotosiacutentesis Las plantas absorben la energiacutea

solar directamente en forma de radiacioacuten para desarrollarse los herbiacute-

voros absorben esa energiacutea indirectamente al nutrirse de las plantas y

los carniacutevoros tambieacuten la recolectan cuando se alimentan de los herbiacute-

voros Ademaacutes los combustibles foacutesiles como el petroacuteleo y la hulla

almacenan la energiacutea solar capturada hace millones de antildeos mediante la

fotosiacutentesis

Una ecuacioacuten generalizada y no ajustada de la fotosiacutentesis en pre-

sencia de luz seriacutea

CO2 + 2H2A + luz + clorofila = (CH2) + H20 + H2A

donde el teacutermino H2A de la foacutermula representa un compuesto oxida-

ble del cual se pueden extraer electrones CO2 es el dioacutexido de carbono

y CH2 una generalizacioacuten de los hidratos de carbono que incorpora el

organismo vivo La clorofila actuacutea como catalizador y no se transfor-

ma En la gran mayoriacutea de las algas y las plantas verdes H2A es agua

(H2O) pero en algunas bacterias fotosinteacuteticas H2A es anhiacutedrido sulfuacute-

rico (H2S)

La fotosiacutentesis con agua es la maacutes importante y conocida tiene lugar

en dos etapas la primera consiste en una serie de reacciones que de-

penden de la luz y son independientes de la temperatura la segunda

etapa consiste en otra serie de reacciones que dependen de la tempera-

tura y son independientes de la luz La ecuacioacuten completa y ajustada de

la fotosiacutentesis para la glucosa en la que el agua actuacutea como donante de

electrones y en presencia de luz es

6CO2 + 12H20 = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Laacuteser El laacuteser es un ejemplo de instrumento oacuteptico que ha tenido un sinfiacuten de

aplicaciones en ramas muy diversas de la ciencia y la tecnologiacutea mo-

derna Del ingleacutes Light Amplification by Stimulated Emission of Radia-

tion fue inventado alrededor de 1960 pero no estaacute del todo clara su

paternidad

Una fuente de luz ordinaria se caracteriza porque la radiacioacuten emiti-

da desde cada punto de la fuente oscila en forma independiente de la

emitida por los restantes puntos la radiacioacuten no es coherente Los laacutese-

res son laacutemparas que emiten luz en forma coherente logrando que las

radiaciones emitidas por todos los puntos de la fuente oscilen al uniacute-

sono en fase o de forma acompasada una representacioacuten de lo que esto

significa aparece en la figura 53 La coherencia hace que la luz laacuteser

pueda ser extremadamente intensa muy direccional y con una gran

pureza de color

Existen laacuteseres que trabajan en frecuencias que van desde el infra-

rrojo hasta los rayos X Seguacuten la sustancia que emplean para generar la

luz suelen denominarse de estado soacutelido de gas a semiconductores y

liacutequidos 113

En un laacuteser los aacutetomos de determinadas sustancias lsquoalmacenanrsquo la

luz durante fracciones de segundo y la emiten posteriormente en forma

coherente Primero los electrones de los aacutetomos en la sustancia activa

son llevados a un estado excitado por una fuente de radiacioacuten externa

despueacutes esos aacutetomos son estimulados para que emitan la energiacutea alma-

cenada en forma de fotones mediante un proceso conocido como emi-

sioacuten estimulada

Figura 53 Esquema de un laacuteser de rubiacute y formacioacuten del haz de luz coherente

Los fotones emitidos tienen una frecuencia que depende de los aacuteto-

mos de la sustancia en cuestioacuten y se desplazan en forma coherente con

los fotones de la radiacioacuten que los estimula estos fotones chocan a su

vez con otros aacutetomos excitados y liberan nuevos fotones De esta forma

la luz se va amplificando a medida que los fotones se desplazan en uno

u otro sentido entre dos espejos paralelos desencadenando nuevas emi-

siones estimuladas Al mismo tiempo parte de la luz se ldquofiltrardquo por uno

de los espejos que es solo parcialmente reflectante y puede entonces

ser utilizada con fines praacutecticos

La excitacioacuten se realiza mediante la luz de tubos de destello de xe-

noacuten laacutemparas de arco o laacutemparas de vapor metaacutelico Normalmente el

laacuteser funciona por pulsos generando destellos de luz intensa de muy

corta duracioacuten

La figura 53 muestra el esquema de uno de los primeros laacuteseres el

de rubiacute Aunque el rubiacute es una piedra preciosa de origen mineral es

posible obtener rubiacutees sinteacuteticos a partir de una mezcla de oacutexidos de

aluminio y cromo a altas temperaturas La siacutentesis permite optimizar la

forma y contenido de impurezas del producto final con vistas a su apli-

cacioacuten Los iones de Cr3+ son capaces de excitarse con una fuente de

xenoacuten y emitir luz roja de gran intensidad Los extremos de la varilla se 114

tallan de forma que las superficies de los extremos sean paralelas y

tengan una longitud adecuada y se recubren con una capa reflectante

no metaacutelica para formar los espejos

El principal peligro al trabajar con laacuteseres es el dantildeo ocular ya que

el ojo concentra la luz laacuteser igual que cualquier otro tipo de luz Por

eso el haz del laacuteser no debe nunca incidir sobre los ojos ni siquiera por

reflexioacuten

Los usos actuales del laacuteser son praacutecticamente ilimitados En la in-

dustria se emplean como fuente de calor muy localizada Es posible

enfocar sobre un punto pequentildeo un haz de laacuteser potente con lo que se

logra una enorme densidad de energiacutea capaz de calentar fundir o vapo-

rizar materiales de forma precisa Se usan para taladrar diamantes mo-

delar maacutequinas herramientas recortar componentes microelectroacutenicos

grabar datos en discos compactos CD y DVD cortar patrones de mo-

das y sintetizar nuevos materiales

El potente y breve pulso producido por un laacuteser tambieacuten hace posi-

bles fotografiacuteas de alta velocidad con un tiempo de exposicioacuten de algu-

nas billoneacutesimas de segundo Tambieacuten se utilizan laacuteseres para medir

distancias con gran precisioacuten y alinear las estructuras en la construccioacuten

de carreteras y edificios

En la investigacioacuten cientiacutefica se emplean para detectar los movi-

mientos de la corteza terrestre y para efectuar medidas geodeacutesicas son

los detectores maacutes eficaces de ciertos tipos de contaminacioacuten atmosfeacute-

rica y se han empleado igualmente para determinar la distancia varia-

ble entre la Tierra y la Luna

Como la luz del laacuteser es muy direccional y monocromaacutetica resulta

faacutecil detectar cantidades muy pequentildeas de luz dispersa o modificacio-

nes en su frecuencia al interaccionar con las sustancias midiendo estos

cambios los cientiacuteficos han conseguido estudiar las estructuras internas

de las moleacuteculas

Los laacuteseres han hecho que se pueda determinar la velocidad de la luz

con una precisioacuten sin precedentes tambieacuten permiten inducir reacciones

quiacutemicas de forma selectiva y detectar la existencia de trazas de impu-

rezas en una muestra La luz de un laacuteser puede viajar largas distancias

por el espacio exterior con una pequentildea reduccioacuten de la intensidad de la

sentildeal A causa de su alta frecuencia la luz laacuteser puede transportar por

ejemplo 1000 veces maacutes canales de televisioacuten de lo que transportan las

microondas por lo que el laacuteser resulta ideal para las comunicaciones

espaciales

Se han desarrollado fibras oacutepticas de baja peacuterdida que transmiten luz

laacuteser para la comunicacioacuten terrestre en sistemas telefoacutenicos y redes de

computadoras Se han empleado teacutecnicas laacuteser para registrar informa-

cioacuten con una densidad muy alta por ejemplo la luz laacuteser simplifica el

registro de un holograma sistema que permite grabar y reconstruir

imaacutegenes tridimensionales Los sistemas de guiado por laacuteser para misi-

les aviones y sateacutelites son muy comunes en la tecnologiacutea militar

Finalmente el laacuteser tambieacuten se usa intensamente en la medicina

Utilizando haces intensos y estrechos es posible cortar y cauterizar cier-

tos tejidos en una fraccioacuten de segundo sin dantildear al tejido sano circun-

dante Se ha empleado el laacuteser para ldquosoldarrdquo la retina perforar el craacute-

neo reparar lesiones y cauterizar vasos sanguiacuteneos

Radiacioacuten ultravioleta Es la radiacioacuten electromagneacutetica cuyas longitudes de onda se en-

cuentran entre el liacutemite de la luz violeta (380 nm) y el extremo de la

regioacuten de los rayos X (15 nm) La radiacioacuten UV se puede producir arti-

ficialmente mediante laacutemparas de arco la de origen natural proviene

principalmente del Sol Puede ser dantildeina para los seres vivos sobre

todo cuando su longitud de onda es pequentildea La de inferior a 300 nm

se emplea para esterilizar porque mata las bacterias y los virus Esa

misma radiacioacuten puede producir quemaduras en los seres humanos si

es intensa Una exposicioacuten prolongada durante antildeos a esta radiacioacuten

aunque sea de baja intensidad puede provocar fotodegradacioacuten (la piel

se reseca y arruga) o caacutencer en la piel

La atmoacutesfera terrestre protege a los organismos vivos de la radiacioacuten

UV del Sol Si toda la radiacioacuten UV proveniente del Sol llegara a la

superficie terrestre muy probablemente acabariacutea con la mayor parte de

la vida en el planeta Afortunadamente la capa de ozono que se en-

cuentra en una regioacuten de aproximadamente entre 20 y 30 km de altura a

una concentracioacuten de 2 a 8 partes por milloacuten absorbe casi toda la radia-

cioacuten UV de pequentildea y gran parte de la correspondiente a las longitu-

des de onda mayores

El ozono (O3) es un gas compuesto por tres aacutetomos de oxiacutegeno y se

forma por la accioacuten de la luz solar UV de alta energiacutea (200-240 nm)

sobre el oxiacutegeno molecular (O2) en un proceso que se puede represen-

tar como 3O2 + radiacioacuten solar = 2O3 Por otra parte la radiacioacuten UV

menos energeacutetica de mayor (hasta los 280 nm) es capaz de disgregar

las moleacuteculas de ozono convirtieacutendolo en el oxiacutegeno original Esta

radiacioacuten tambieacuten perjudicial a las personas es asimismo absorbida

durante este proceso Se crea asiacute un equilibrio beneficioso para las

personas donde se crea y destruye ozono continuamente a la vez que se

absorbe la radiacioacuten UV perjudicial antes que llegue a tierra La radia-

cioacuten UV no siempre tiene efectos dantildeinos tambieacuten puede ser beneacutefica

pues gran parte de la vitamina D que las personas y los animales necesi-

tan para mantenerse sanos se produce cuando la piel es irradiada por la

componente solar de esa radiacioacuten

No se debe extrapolar o confundir el efecto beneacutefico del ozono en la

estratosfera al efecto del ozono ambiental en las capas bajas de la at-

moacutesfera donde resulta ser un contaminante peligroso y muy activo Se

forma esencialmente por la accioacuten de la luz solar sobre el oxiacutegeno del

aire mezclado con hidrocarburos y oacutexidos de nitroacutegeno proveniente de

la quema de combustibles En cantidades muy pequentildeas puede irritar

las viacuteas respiratorias causando tos ardentiacutea resuello falta de aire y

agravar el asma y otras dolencias pulmonares La exposicioacuten a concen-

traciones tan pequentildeas como 100 ppb (partes por billoacuten) es capaz de

dantildear los tejidos del sistema respiratorio y tambieacuten los tejidos vegeta-

les

Rayos X Los rayos X son radiaciones electromagneacuteticas de frecuencia superior al

ultravioleta fueron descubiertos por Wilhelm Conrad Roentgen a fina-

les del siglo XIX

En noviembre de 1895 en su laboratorio de la universidad de Wuumlrz-

burg Alemania Roentgen estudiaba los efectos de pasar una corriente

eleacutectrica por un gas a baja presioacuten contenido en un bulbo de vidrio Le

llamoacute la atencioacuten que durante el experimento se volvieran luminosas

algunas sales fluorescentes que se hallaban cubiertas en su mesa de

trabajo Intrigado y despueacutes de realizar varios ensayos llegoacute a la con-

clusioacuten de que habiacutea encontrado un nuevo tipo de radiacioacuten invisible

capaz de atravesar los cuerpos La llamoacute rayos X pues es comuacuten usar la

X como incoacutegnita en las matemaacuteticas Al colocar la mano de su esposa

junto a una placa fotograacutefica y exponerla a la radiacioacuten desconocida

obtuvo la primera radiografiacutea de la historia

La longitud de onda de esta radiacioacuten comprende el intervalo de

10 nm hasta 0001 nm mientras menor es la longitud de onda mayor es

la frecuencia ν y mayores son su energiacutea y poder de penetracioacuten (recor-

dar v = y ε = h)

Los rayos de mayor cercanos al ultravioleta se conocen como rayos

X blandos Los de menor proacuteximos a la zona de rayos gamma o que

incluso se solapan con esta se denominan rayos X duros Los rayos X

formados por una mezcla de muchas diferentes se conocen como rayos X

blancos para diferenciarlos de los rayos X monocromaacuteticos que tienen

una sola (o un intervalo muy pequentildeo alrededor de ella) Muchos obje-

tos son maacutes o menos transparentes a los rayos X Su absorcioacuten por una

sustancia determinada depende de su densidad y de su masa atoacutemica que

es la masa de un aacutetomo de la sustancia en cuestioacuten Mientras menor sea la

masa atoacutemica de un determinado material maacutes transparente seraacute a los ra-

yos X

Los rayos X afectan a una emulsioacuten fotograacutefica del mismo modo

que lo hace la luz visible Cuando se irradia el cuerpo humano los hue-

sos compuestos de elementos con mayor masa atoacutemica que los tejidos

circundantes absorben los rayos X en mayor proporcioacuten que los teji-

dos por lo que producen sombras maacutes oscuras en una fotografiacutea La

placa usada en medicina es un negativo fotograacutefico por eso los huesos

se ven blancos y los tejidos oscuros

Los rayos X se emplean como rutina en la investigacioacuten cientiacutefica en

disciplinas como la fiacutesica quiacutemica mineralogiacutea metalurgia y biologiacutea En

1912 el alemaacuten Max von Laue encontroacute que al hacer incidir un haz de

radiacioacuten de rayos X no monocromaacutetico sobre un cristal de sal comuacuten

(NaCl) apareciacutea un patroacuten de difraccioacuten caracteriacutestico que podiacutea ser reco-

gido en una placa fotograacutefica (figura 54)

Figura 54 Difraccioacuten de los rayos X en un cristal de

NaCl y estructura cristalina microscoacutepica del NaCl

Este experimento permitioacute verificar dos cosas muy importantes desco-

nocidas hasta el momento

1 La naturaleza ondulatoria de los rayos X que habiacutean sido descubiertos por Roumlentgen en 1895 sin que se lograra de-terminar de queacute estaban compuestos

2 La estructura perioacutedica de los cristales lo que hoy diacutea se

conoce como estructura cristalina de las sustancias soacutelidas La teacutecnica maacutes comuacuten aunque no la uacutenica es utilizar el fenoacutemeno de

difraccioacuten para analizar la estructura interna de las sustancias A partir del

anaacutelisis del haz difractado se pueden determinar las posiciones de los aacuteto-

mos o las moleacuteculas en la red cristalina microscoacutepica de la sustancia en

cuestioacuten (determinacioacuten de estructuras) Los rayos X tambieacuten se emplean

intensivamente en la industria como herramienta de investigacioacuten y para

realizar numerosos procesos de prueba y ensayos no destructivos como es

el examinar las posibles imperfecciones mecaacutenicas de una pieza metaacutelica

sin dantildearla

Rayos X en la medicina El uso de esta radiacioacuten en la medicina contemporaacutenea es insustituible

Las radiografiacuteas o fotografiacuteas de rayos X y la fluoroscopiacutea se usan coti-

dianamente como herramientas de diagnoacutestico Una teacutecnica algo maacutes

reciente es la tomografiacutea axial computarizada (TAC) que proporciona

una visioacuten clara de cualquier parte de la anatomiacutea incluyendo los teji-

dos blandos A costa de una exposicioacuten mayor a la radiacioacuten la tomo-

grafiacutea permite ver una seccioacuten o corte completo del cuerpo del paciente

con una claridad aproximadamente 100 veces mayor que la de una pla-

ca tradicional

Un tomoacutegrafo es un instrumento mucho maacutes complejo y costoso que

un equipo convencional de rayos X Los primeros TAC comerciales

aparecieron alrededor de 1970 y solo serviacutean para estudiar el craacuteneo

hoy diacutea se usan para estudiar todo el cuerpo En lugar de obtener una

sola imagen el tomoacutegrafo registra un conjunto de ellas Para eso se

colocan la fuente de rayos X y el detector en un anillo y ambos rotan

alrededor del sujeto que descansa en una camilla en el centro del ani-

llo Deslizando la camilla a diferentes posiciones a traveacutes del anillo es

posible construir imaacutegenes digitales tridimensionales empleando un

software adecuado Los tomoacutegrafos de uacuteltima generacioacuten poseen entre

4 y 128 anillos y permiten obtener en una pantalla imaacutegenes tridimen-

sionales en tiempo real

Por otra parte la antigua teacutecnica fotograacutefica para obtener negativos

ha ido dando paso a teacutecnicas maacutes recientes basadas en la obtencioacuten de

imaacutegenes mediante circuitos microelectroacutenicos Ejemplos son la radio-

grafiacutea computarizada y la radiografiacutea digital

Radiografiacutea computarizada (RC)

Fue introducida comercialmente en 1980 Es muy similar a la radiogra-

fiacutea convencional pero en vez de placa fotograacutefica utiliza una placa

Soporte de Imagen reutilizable (placa SI) La placa reutilizable contiene

compuestos fosforados que se excitan al ser iluminados por los rayos X

formando una imagen latente que puede durar varias horas La imagen

se lsquorevelarsquo aplicando un escaacutener laacuteser a la placa entonces los aacutetomos

excitados regresan a su estado baacutesico y emiten luz que es detectada por

un sensor y se convierte finalmente en electricidad La sentildeal eleacutectrica se

digitaliza (se convierte en una sucesioacuten codificada de ceros y unos) y se

enviacutea a un procesador de sentildeales en una computadora donde se alma-

cena en un disco duro o se proyecta en una pantalla

Si se manipulan con cuidado las placas SI se pueden reutilizar miles

de veces (al menos en teoriacutea) En las condiciones reales es comuacuten que

se dantildeen tras ser usadas varios cientos de veces No obstante presentan

algunas ventajas sobre la radiografiacutea convencional se elimina el gasto

de peliacutecula fotograacutefica y de reactivos quiacutemicos se necesita menos ra-

diacioacuten para producir imaacutegenes de buen contraste y como no requieren

de productos quiacutemicos para el revelado son maacutes ecoloacutegicas La princi-

pal desventaja es su alto costo aunque el ahorro en reactivos quiacutemicos

placas fotograacuteficas y personal especializado puede a veces compensar-

lo Actualmente hay muchos tipos y modelos de equipos para diferentes

aplicaciones

Radiografiacutea digital (RD) Difiere de la computarizada RC en que proporciona imaacutegenes de forma

casi instantaacutenea sin necesidad del procesamiento adicional con el laacuteser

Ademaacutes permite obtener imaacutegenes en movimiento en tiempo real

(fluoroscopia) y la ldquoplacardquo no se deteriora con el uso Su espesor es

solo de unos pocos miliacutemetros

Existen dos tipos de detectores digitales directo e indirecto En el

indirecto los rayos X inciden sobre un material fluorescente que genera

luz visible al ser excitado La luz incide sobre un sensor similar al que

usan las caacutemaras fotograacuteficas digitales convirtieacutendose en impulsos

eleacutectricos que van al ordenador La calidad de la imagen es similar a las

anteriores pero en este tipo de deteccioacuten una parte de la energiacutea inci-

dente se dispersa durante el proceso interno de reconversioacuten oacuteptica lo

que tiende a degradar la nitidez de la imagen

En un detector digital directo de uacuteltima generacioacuten fotoconductores

de selenio amorfo liberan electrones de carga negativa y lsquohuecosrsquo posi-

tivos al ser impactados por los rayos X Se crean asiacute impulsos eleacutectricos

que excitan directamente un arreglo de capacitores de tecnologiacutea TFT

(Thin Film Transistor) lograacutendose imaacutegenes con mayor nitidez que en

el meacutetodo indirecto (Figs55 y 56)

Figura 55 Esquema del corte transversal de una ldquoplacardquo de

radiografiacutea digital moderna El espesor es de unos pocos

miliacutemetros Tomado de Orbe Antildeo X No 46 Abril 18

2009

Figura 56 Radiografiacutea digital A Imagen obtenida en la pan-

talla de un monitor B Placas digitales de rayos X para ra-

diografiacutea dental

121

Un artiacuteculo de 2007 del Departamento de Radiologiacutea Cliacutenica del

Hospital Universitario de Munich (Markus Koumlrner y otros MDRadio-

Graphics 27 2007 p675-686) concluye que el futuro de la radiologiacutea

seraacute sin dudas digital iquestLa causa Las imaacutegenes se pueden ampliar

almacenar en diferentes soportes digitales filtrar y mejorar su contraste

Ademaacutes se pueden distribuir en una red local de computadoras e inclu-

so integrarse a redes nacionales digitalizadas junto a la historia cliacutenica

del paciente lo que puede ser vital en casos de urgencia

Rayos gamma

La radiacioacuten gamma (rayos ) es radiacioacuten electromagneacutetica de similar

naturaleza que los rayos X pero con una energiacutea considerablemente

mayor Se origina en las desintegraciones radiactivas en las reacciones

nucleares y otros procesos subatoacutemicos junto con otros tipos de radia-

cioacuten no electromagneacutetica la alfa () formada por nuacutecleos de helio de

carga positiva y la beta () consistente en electrones de carga negati-

va La radiacioacuten al igual que los rayos X tiene la capacidad de ioni-

zar la sustancia formando iones al lsquoarrancarlersquo electrones a los aacutetomos

cuando hay interaccioacuten

Las radiaciones y se emiten a velocidades enormes Al atrave-

sar la sustancia las partiacuteculas son frenadas raacutepidamente poseen gran

poder de ionizacioacuten y usualmente una hoja de papel basta para detener

la mayor parte de la radiacioacuten Las partiacuteculas se emiten a velocidades

mucho mayores su poder de ionizacioacuten es algo menor por lo que pene-

tran maacutes en las sustancias La distancia recorrida por los rayos es auacuten

mayor que la recorrida por las partiacuteculas Esta radiacioacuten es capaz de

atravesar varios centiacutemetros de plomo

Cuando las partiacuteculas y atraviesan la sustancia crean numerosos

iones sin embargo como los rayos no tienen carga aunque tienen

mayor penetracioacuten no causan tanta ionizacioacuten Las partiacuteculas produ-

cen entre 1100 y 1200 de la ionizacioacuten generada por las partiacuteculas

en cada centiacutemetro de su trayectoria en aire Los rayos producen

aproximadamente 1100 de la ionizacioacuten de las partiacuteculas Cuando la

radiacioacuten nuclear es absorbida por el cuerpo humano en grandes canti-

dades como por ejemplo a consecuencia de un accidente nuclear pue-

de ocasionar graves dantildeos e incluso la muerte del sujeto

La radioterapia consiste en la exposicioacuten de una regioacuten localizada

del organismo a una fuente de radiacioacuten ionizante se suele utilizar para

el tratamiento del caacutencer Puede provenir de una fuente de radiacioacuten

tal como un isoacutetopo radiactivo o de una fuente de radiacioacuten electro-

magneacutetica como los rayos X Los rayos X se utilizan usualmente para

lesiones superficiales mientras que los rayos para lesiones maacutes pro-

fundas Otros tratamientos incluyen radiaciones con protones y electro-

nes El tratamiento de radioterapia incluye la localizacioacuten precisa del

tumor y el empleo de dosis perioacutedicas de radiacioacuten El objetivo es dantildear

el nuacutecleo de las ceacutelulas enfermas para asiacute evitar su posterior divisioacuten

En las ceacutelulas sanas las radiaciones ionizantes pueden producir

efectos agudos o croacutenicos sobre la salud en dependencia de la dosis

recibida Las dosis altas de radiacioacuten ionizante producen enfermedades

agudas por un lado y efectos retardados como el caacutencer por otro Los

trabajadores que por su ocupacioacuten se exponen a radiacioacuten de rayos X o

material radiactivo constituyen la poblacioacuten de riesgo La unidad de

dosis absorbida en el Sistema Internacional de Unidades es el gray (Gy)

y es igual a un joule por kilogramo (Jkg) un rad equivale a 001 Gy

La exposicioacuten de todo el cuerpo a dosis superiores a 1 Gy en un cor-

to periacuteodo (minutos u horas) ocasiona una reduccioacuten significativa del

nuacutemero de ceacutelulas sanguiacuteneas al afectar la meacutedula oacutesea lo que conduce

a un aumento de la susceptibilidad a las infecciones a la aparicioacuten de

hemorragias y a la anemia

El empleo y manipulacioacuten de materiales radiactivos estaacute sujeto a

controles rigurosos por lo que la exposicioacuten accidental de las personas

a radiaciones intensas estaacute muy restringida En todos los paiacuteses existen

legislaciones y normativas para la proteccioacuten de los trabajadores y el

puacuteblico que regulan la exposicioacuten a radiaciones de todo tipo

123

CAPIacuteTULO 6

OTRAS APLICACIONES DEL MAGNETISMO

Diagnoacutestico meacutedico Magnetoencefalograma En su estado normal el cuerpo humano genera pequentildeas corrientes

eleacutectricas que dan origen a campos magneacuteticos y eleacutectricos de pequentildeiacute-

simo valor El biomagnetismo se refiere al estudio de las componentes

magneacuteticas de esos biocampos que se alteran cuando aparecen anoma-

liacuteas en el organismo Se estudian con fines de diagnoacutestico exclusiva-

mente no con fines terapeacuteuticos

Se alerta al lector de que el teacutermino biocampo tambieacuten se suele em-

plear en medios no cientiacuteficos como sinoacutenimo de cierta lsquoaurarsquo invisible

de origen indefinido o esoteacuterico que supuestamente rodea a las perso-

nas y que algunos alegan ver o lsquosentirrsquo para asiacute diagnosticar enfermeda-

des Tambieacuten se usa para tratar de justificar tratamientos magneacuteticos

ilusorios con imanes o con radiaciones de baja frecuencia Esta es una

manera de actuar tiacutepica de la pseudociencia utilizar palabras cientiacuteficas

conocidas alterando su significado para lograr promover lo que en

realidad carece de fundamento cientiacutefico A causa de su caraacutecter con-

trovertido estos lsquotratamientos magneacuteticosrsquo se analizan separadamente

en el capiacutetulo siguiente

Cuando las corrientes son variables o pulsantes los biocampos ge-

nerados aparecen en forma de radiacioacuten electromagneacutetica que se propa-

ga en todas direcciones (capiacutetulo 4) Las funciones cerebrales y cardiacutea-

cas generan impulsos de suficiente intensidad como para ser detectados

la componente eleacutectrica se puede medir con electrodos colocados en la

piel y hoy diacutea es una teacutecnica muy popular se denomina electrocardio-

grama cuando se refiere al corazoacuten y electroencefalograma si se aplica 124

al cerebro La componente magneacutetica es menos intensa que la eleacutectrica

y mucho maacutes difiacutecil de detectar

Para medir esos deacutebiles campos magneacuteticos es necesario utilizar un

instrumento muy sofisticado el magnetoacutemetro SQUID siglas que en

idioma ingleacutes representan al Superconducting Quantum Interference

Device (Dispositivo Superconductor de Interferencia Cuaacutentica) El

SQUID es capaz de detectar y medir cuantitativamente las componentes

magneacuteticas de intensidad 100 millones de veces menor que el campo

magneacutetico terrestre pero soacutelo se puede encontrar en lugares muy espe-

ciacuteficos capaces de proveer la alta tecnologiacutea que se necesita para su

desempentildeo No es un equipo que se pueda llevar en un maletiacuten como el

electrocardioacutegrafo ya que el sensor superconductor requiere de muy

bajas temperaturas para poder trabajar del orden de la del helio liacutequido

a unos 4 oC por encima del cero absoluto (-269 oC) (figura 61)

En la tabla 61 se muestran algunos valores de la intensidad del campo

magneacutetico de acuerdo con el lugar en que se originan

Figura 61 Biomagnetismo meacutedico Medicioacuten de la componente

magneacutetica de las ondas electromagneacuteticas generadas por el cerebro

En la tabla 61 se muestran algunos valores de la intensidad del

campo magneacutetico de acuerdo con el lugar en que se originan

En la actualidad el SQUID se utiliza principalmente para diagnosti-

car y tipificar la epilepsia pues permite registrar cualquier actividad

irregular en el cerebro cuando el electroencefalograma no detecta ano-

maliacuteas apreciables la teacutecnica se denomina magnetoencefalografiacutea

(MEG) Posee la ventaja de que no es necesario colocar electrodos en la

piel del paciente basta con ubicar los sensores a corta distancia en una

posicioacuten fija Su principal desventaja ademaacutes de la necesidad de traba-

jar a muy bajas temperaturas es que la sentildeal que se va a medir es varios

oacuterdenes menor que los lsquoruidos magneacuteticosrsquo ambientales Esos ruidos

son generados por las laacutemparas de luz friacutea los equipos electroacutenicos y

las liacuteneas de transmisioacuten por lo que resulta obligatorio aplicar la teacutecni-

ca en un recinto magneacuteticamente aislado

TABLA 61

Valores de la induccioacuten magneacutetica asociada a diversos fenoacutemenos

B (Tesla) Origen del campo Frecuencia (Hz) 7 x 10-5 Campo magneacutetico de la tierra 0 10-7 Fluctuaciones del campo magneacutetico de

la tierra y ruido magneacutetico urbano todo el intervalo de frecuencias

10-9 Partiacuteculas pulmonares 01 - 10 7 x 10-11 Magnetocardiograma 01 - 100 10-12

Magnetocardiograma fetal 01 - 100 10-12

Magnetoencefalograma (ondas ) 8-12 10-13 Magnetoretinograma 01 -800 10-15 Liacutemite de sensibilidad del SQUID Todo el intervalo

Como las radiaciones electromagneacuteticas atraviesan faacutecilmente la

mayoriacutea de las sustancias aislar al sujeto tambieacuten resulta un asunto

complicado En los primeros modelos era necesario introducir al pa-

ciente en una caacutemara totalmente cerrada construida con aceros especia-

les capaces de desviar y reflejar las ondas electromagneacuteticas Modelos

maacutes recientes como el de la figura 62 desarrollado en el Laboratorio

Nacional de Los Aacutelamos en Nuevo Meacutexico emplean un casco detector

126

que se asemeja a los secadores de pelo de los salones de belleza con

maacutes de 150 sensores superconductores El equipo es capaz de levantar

un mapa completo del cerebro de una sola vez procesando los datos

mediante una computadora

Los sistemas maacutes recientes alcanzan una resolucioacuten de frac14 de miliacuteme-

tro y un tiempo de respuesta de 1 milisegundo El casco se aiacutesla de las

interferencias externas mediante una cubierta semiesfeacuterica de plomo

pues a la temperatura del helio liacutequido el plomo tambieacuten se vuelve su-

perconductor y refleja como un espejo cualquier campo magneacutetico que

provenga del exterior

Figura 62 Mediante teacutecnicas de computacioacuten se puede mapear la acti-

vidad eleacutectrica del cerebro en funcioacuten del tiempo Los mapas se utilizan

para diagnosticar epilepsia apoplejiacutea desoacuterdenes mentales o para estu-

diar las funciones cerebrales

Otras aplicaciones del SQUID han sido la de buscar micropartiacuteculas

magneacuteticas contaminantes en los pulmones de mineros y soldadores

medir la cantidad de sangre que fluye por el corazoacuten y determinar el

contenido de hierro en el hiacutegado en pacientes afectados de anemia ya

que los gloacutebulos rojos o hematiacutees contienen hierro en forma de hemo-

globina que el SQUID puede detectar y cuantificar

Una variante reciente de esta teacutecnica se ha utilizado para analizar

arritmias cardiacuteacas en el feto (magnetocardiografiacutea fetal) imposibles de

detectar con un estetoscopio u otras teacutecnicas como la electrocardiogra-

fiacutea y el ultrasonido Actualmente en Los Aacutelamos se realizan investiga-

ciones para perfeccionar la tecnologiacutea con la colaboracioacuten de las uni-

versidades de Nuevo Meacutexico Nebraska Oregoacuten y San Francisco

Imaacutegenes por resonancia magneacutetica Las imaacutegenes por resonancia magneacutetica (IRM) constituyen una es una

teacutecnica de diagnoacutestico descrita a principios de 1980 basada en la reso-

nancia magneacutetica nuclear descrita en el capiacutetulo 4 Como los tejidos

tienen diferente grosor y contenido de agua con protones capaces de

resonar con las radiofrecuencias adecuadas al realizar un barrido con

los instrumentos apropiados se puede obtener una imagen del interior

del cuerpo

Los equipos de IRM son mucho maacutes complejos que el esquema de

la RMN mostrado en el capiacutetulo 4 Poseen un imaacuten de grandes dimen-

siones que genera campos magneacuteticos muy intensos miles de veces

superiores a los de un imaacuten permanente convencional (figura 63)

Figura 63 Equipo comercial de formacioacuten de imaacutege-

nes por resonancia magneacutetica La persona se coloca

en el centro de un campo magneacutetico de gran valor al

fondo de la foto generado por corrientes muy intensas

que circulan por superconductores

La parte del cuerpo que se va a analizar (a veces todo el cuerpo) se

introduce en el campo magneacutetico y un sistema de emisioacuten y deteccioacuten

de radiofrecuencias registra la absorcioacuten de la radiacioacuten de microondas

en diferentes puntos Los datos se pasan a una computadora que es

capaz de dar una imagen de la regioacuten analizada en la pantalla de un

monitor

La resonancia magneacutetica es considerada por muchos como la moda-

lidad de diagnoacutestico por imaacutegenes maacutes versaacutetil sensible y eficaz de que

se dispone en la actualidad Su importancia meacutedica se puede resumir

brevemente sentildealando su capacidad de analizar finas secciones de mo-

do no invasivo y proporcionar imaacutegenes funcionales de cualquier parte

del organismo en un tiempo relativamente corto y desde cualquier aacuten-

gulo y direccioacuten Las teacutecnicas maacutes recientes permiten componer imaacutege-

nes tridimensionales en tiempo real

Las imaacutegenes de resonancia magneacutetica dan la posibilidad de detectar

y rastrear componentes bioquiacutemicos en cualquier corte anatoacutemico del

cuerpo humano lo que produce una informacioacuten biomeacutedica y anatoacutemi-

ca de gran potencial para el conocimiento fundamental y el diagnoacutestico

precoz de muacuteltiples enfermedades

La principal desventaja que presenta la IRM al compararla con la

Tomografiacutea Axial Computarizada (TAC) que tambieacuten es capaz de ob-

tener imaacutegenes de cualquier parte del organismo es que resulta mucho

maacutes cara Para generar los intensos campos magneacuteticos que se necesi-

tan es necesario utilizar grandes imanes superconductores Estos ima-

nes deben ser enfriados a muy bajas temperaturas con teacutecnicas comple-

jas lo que encarece mucho el proceso de obtencioacuten de imaacutegenes Sin

embargo la IRM tiene una ventaja que la TAC no posee no es agresi-

va para el paciente Puede ser empleada durante el tiempo o las veces

que se requiera sin dificultades mientras que al utilizar la TAC se so-

mete al paciente a niveles de radiacioacuten importantes en cada tomografiacutea

Levitacioacuten magneacutetica La necesidad de transportar maacutes raacutepida y eficientemente tanto a las

personas como a cualquier tipo de carga crece continuamente Desde

hace algunos antildeos en diversos paiacuteses existen los prototipos de un nuevo

meacutetodo de transportacioacuten que utiliza trenes con rieles o viacuteas electro-

magneacuteticas (figura 64) El meacutetodo se denomina de levitacioacuten magneacuteti-

ca o maglev (del ingleacutes magnetic levitation)

El teacutermino maglev se utiliza hoy diacutea como un teacutermino geneacuterico para

indicar cualquier tipo de transporte que base su movimiento en el uso

del electromagnetismo para lsquoflotarrsquo o levitar sobre un carril guiacutea o mo-

norraiacutel e impulsar el vehiacuteculo El funcionamiento del maglev estaacute fun-

damentado en la generacioacuten de campos magneacuteticos alternos que a la

vez que sostienen el tren lo impulsan hacia adelante Se emplean elec-

troimanes de bobinas superconductoras que praacutecticamente no consu-

men energiacutea Un Maglev tiacutepico cuenta con 16 imanes superconductores

de alta energiacutea magneacutetica que operan de forma independiente Asiacute se

garantiza un desempentildeo seguro aun cuando ocurran fallas simultaacuteneas

en varios de ellos

129

Figura 64 Tren de levitacioacuten magneacutetica en Shangai

Existen dos tipos baacutesicos de maglev el de suspensioacuten electromagneacute-

tica (SEM) y el de suspensioacuten electrodinaacutemica (SED) El sistema SEM

ha resultado ser bastante inestable la distancia entre los electroimanes

y los raiacuteles de unos 10 mm debe ser controlada y ajustada continua-

mente por computadora para evitar que el tren golpee el monorraiacutel

El maglev de suspensioacuten electrodinaacutemica SED utiliza la ley de Fa-

raday-Lenz para ubicar el tren en el centro del monorraiacutel y evitar los

choques Las bobinas de levitacioacuten de alta potencia estaacuten instaladas

fuera del tren en las prolongaciones que interaccionan con las bobinas

del monorraiacutel (figura 65) Cuando los electroimanes del tren pasan a

gran velocidad a varios centiacutemetros de las bobinas del monorraiacutel se

induce una corriente eleacutectrica que las convierte instantaacuteneamente en

imanes Aparecen fuerzas que tiran del vehiacuteculo hacia arriba causando

la levitacioacuten

Si el vehiacuteculo se desplaza lateralmente y trata de chocar contra el

raiacutel se inducen corrientes adicionales que originan fuerzas de repulsioacuten

sobre el lado maacutes cercano del tren y fuerzas de atraccioacuten sobre el maacutes

alejado De esa forma el tren siempre estaacute ubicado en el centro del raiacutel

sin posibilidad de choque

Las bobinas de levitacioacuten no son independientes estaacuten interconecta-

das a todo lo largo de la viacutea El empuje hacia delante se logra mediante

su energizacioacuten adicional por corrientes alternas generadas en subesta-

ciones distribuidas en todo el trayecto Las corrientes crean un campo

magneacutetico variable de tal forma que los electroimanes del vehiacuteculo son

atraiacutedos y repelidos alternadamente cuando se encuentran en la posicioacuten

adecuada para el avance Asiacute el vehiacuteculo se mueve siempre en el mis-

mo sentido de forma similar a como un ventilador alimentado por co-

rriente alterna gira siempre hacia un solo lado

Figura 65 Sistema magneacutetico de suspensioacuten (monorraiacutel) Los electro-

imanes de la viacutea actuacutean como suspensioacuten y como propulsioacuten a la vez

En todos los sistemas mecaacutenicos de transportacioacuten la friccioacuten cau-

sada por el roce de una superficie contra otra siempre estaacute presente El

rozamiento causa peacuterdidas de energiacutea genera calor y ocasiona el des-

gaste mecaacutenico de las diferentes partes del sistema Mientras menor sea

la friccioacuten entre las superficies menos fuerza se requiere para mover el

vehiacuteculo y maacutes eficiente seraacute el sistema de transportacioacuten utilizado

La reduccioacuten del rozamiento en el maglev permite eliminar el ruido

establecer una marcha maacutes estable reducir los costos de mantenimiento

y sobre todo alcanzar velocidades del orden de los 350 kmh El hecho

de que los trenes maglev no toquen los carriles tiene ademaacutes otras ven-

tajas aceleracioacuten y frenado maacutes raacutepidos mayor capacidad de subida en

cuestas y mejor funcionamiento en situaciones de lluvia intensa nieve y

hielo La eficiencia de estos vehiacuteculos es tal que en proporcioacuten solo

emplean de la mitad a la cuarta parte del combustible que gasta un

avioacuten o un automoacutevil en recorrer el mismo tramo

En principio el maglev parece ser maacutes seguro que los trenes con-

vencionales A causa del disentildeo de las viacuteas no puede haber descarrila-

mientos ni choques frontales No necesita cargar combustible a bordo

y al funcionar levitando sobre la viacutea disminuye la posibilidad de acci-

dentes por desgastes Sin embargo es necesario proteger a los viajeros

de los intensos campos electromagneacuteticos que se producen en el exte-

rior mediante un blindaje magneacutetico El blindaje se logra utilizando en

las paredes suelo y techo del tren alguacuten material ferromagneacutetico que

concentre en su interior y desviacutee las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

Una nota periodiacutestica de 2008 (BBC News) aseguraba que la ciudad

de Shangai era en ese momento la uacutenica con un servicio comercial ma-

glev en el mundo Desde el primero de enero de 2004 el tren transporta

viajeros entre el aeropuerto y el distrito financiero a 30 km de distancia

alcanzando velocidades de 350 kmh Con anterioridad desde 1984

hasta 1995 un maglev se utilizoacute en el aeropuerto internacional de Bir-

mingham Reino Unido para trasladar pasajeros hasta la estacioacuten de

trenes distante unos 600 m Fue finalmente sustituido por un sistema

convencional a causa de su baja confiabilidad

El tratamiento magneacutetico del agua

Se sabe desde hace muchos antildeos que al tratar el agua mediante cam-

pos magneacuteticos se afecta el comportamiento fiacutesico de las incrustaciones

en las calderas y tuberiacuteas Sin embargo a veces el procedimiento se

critica como pseudociencia quizaacutes porque junto a los reportes sobre

efectos reales demostrados en experimentos rigurosos tambieacuten suelen

aparecer falsos reportes sobre supuestos efectos no demostrados y se

echa en el mismo saco lo real y lo ficticio

Algunos de estos supuestos efectos no demostrados son el reforza-

miento de la resistencia del hormigoacuten hasta en 50 el incremento de

la eficiencia de separacioacuten por flotacioacuten de minerales en procesos in-

dustriales una mejor eficiencia de los detergentes en el lavado de la

ropa y gran cantidad de diversas aplicaciones meacutedicas Tambieacuten apare-

cen esporaacutedicamente artiacuteculos cientiacuteficos promisorios sobre una u otra

aplicacioacuten que nunca llegan a concretarse Por ejemplo en 2007 se

publicoacute un artiacuteculo (Environmental and Experimental Botany Vol 59

Issue 1 p 68-75) reportando el efecto de los campos magneacuteticos en la

germinacioacuten y desarrollo de las etapas tempranas del maiacutez donde se

obtuvieron efectos detectables en la germinacioacuten

132

Los autores encontraron que un porcentaje estadiacutesticamente signifi-

cativo de las semillas tratadas germinoacute antes que las de los grupos de

control y las plantas alcanzaron un mayor desarrollo en las primeras

etapas de crecimiento A los 10 diacuteas de la germinacioacuten se obtuvo un

mayor incremento de tamantildeo y peso resultados que coinciden con los

de otros investigadores (se citan 10 referencias)

Sin embargo esos resultados no garantizan de manera alguna un

posterior incremento de las cosechas El crecimiento acelerado incluso

pudiera ser dantildeino en vez de beneacutefico ocasionando lo que se suele

llamar lsquocrecer de viciorsquo y aportando a la larga menos frutos El artiacutecu-

lo tampoco propone un mecanismo que explique los efectos observa-

dos

Los anuncios comerciales poco escrupulosos contribuyen en gran

medida a divulgar fantasiacuteas de todo tipo Para ilustrar un magnetizador

comercial se muestra un esquema donde partiacuteculas negativas (cuales-

quiera que estas sean) se vuelven positivas tras el tratamiento magneacuteti-

co Ademaacutes las moleacuteculas de agua se ordenan como si fueran los mo-

mentos magneacuteticos de un soacutelido ferromagneacutetico saturado lo que resulta

en un absurdo por partida doble (httpwwwmagnetizernet

spaspahtm visto en agosto 7 2008) Recordar que el agua es diamag-

neacutetica y por tanto es repelida deacutebilmente por el campo magneacutetico No

es posible magnetizarla como si fuera un pedazo de hierro

En el mencionado sitio web se afirma que el tratamiento proporcio-

na los siguientes beneficios (ninguno de ellos demostrado) reduccioacuten

de la irritacioacuten de los ojos y la piel en piscinas accioacuten desodorizante

reduccioacuten de los costos de los tratamientos con cloro u otros agentes

quiacutemicos reduccioacuten de la tensioacuten superficial estabilizacioacuten del pH

eliminacioacuten maacutes efectiva de las lociones y aceites untados en la piel y

una sensacioacuten maacutes ldquosedosardquo del agua Se cita como uacuteltimo punto el

uacutenico realmente comprobado la reduccioacuten de las costras e incrustacio-

nes

Otros alegan que el tratamiento magneacutetico proporciona al agua pro-

piedades curativas o antiseacutepticas lo que tambieacuten carece de fundamento

La supuesta mejora en la eficiencia de los combustibles sometidos a

tratamiento magneacutetico merece un comentario aparte pues este argu-

mento resurge reiteradamente cada cierto tiempo y aunque existen

muchas patentes sobre el tema la demostracioacuten de la efectividad del

procedimiento nunca aparece Una buacutesqueda efectuada en agosto de

2008 en el sitio web especializado wwwsciencedirectcom dio por

resultado 40 artiacuteculos publicados de 1974 a la fecha que se relacionan

de alguna manera con el tratamiento magneacutetico del agua No surgioacute

ninguno respecto al tratamiento magneacutetico de combustibles En el sitio

httpwwwcsicoporgsi9801powellhtml se reporta una buacutesqueda

anterior con similares resultados

En todo caso soacutelo aparecen resultados anecdoacuteticos En un artiacuteculo

publicado en 2008 en la revista Applied Thermal Engineering por VA

Prisyazhniuk (Vol 28 Issue 13 Pages 1694-1697) se lee que durante la

Segunda Guerra Mundial la fuerza aeacuterea de Estados Unidos ensayoacute la

colocacioacuten de imanes junto a los conductos de combustible en los mo-

tores de los cazas P51 Mustang para mejorar su desempentildeo Sin embar-

go al buscar la fuente original citada por el autor lo que aparece es la

paacutegina WEB particular de la familia Shelley donde se pueden encon-

trar opiniones y reportes sin referencias sobre casi cualquier cosa

(httpwwwshelleysdemoncoukmagnetshtm) Tras una buacutesqueda

bastante exhaustiva el autor no pudo encontrar el reporte de un solo

experimento en banco de pruebas meacutetodo convencional para estudiar la

eficiencia de un motor de combustioacuten interna En estos bancos muy

familiares a los ingenieros se controlan los diversos reglajes del motor

su reacutegimen de trabajo a distintas potencias y otras variables de intereacutes

ameacuten del consumo de combustible Los entusiastas de aplicar el trata-

miento magneacutetico a combustibles nunca reportan esos estudios propo-

niendo en su lugar resultados donde intervienen de manera esencial

factores totalmente subjetivos como la pericia (y la honradez) de un

operador o chofer especiacutefico

Dispositivos para el tratamiento magneacutetico

La primera patente reivindicando el efecto del tratamiento magneacuteti-

co del agua sobre las costras data de 1946 Despueacutes aparecieron muchas

otras asiacute como una gran cantidad de reportes de todo tipo junto a ar-

tiacuteculos en revistas y dispositivos comerciales El esquema de un monta-

je convencional de laboratorio para aplicar tratamientos magneacuteticos y

su posterior estudio aparece en la figura 66

Se hace pasar el agua por una tuberiacutea a determinada velocidad a la

vez que se aplica un cam po magneacutetico externo Usualmente se estudia

la dependencia del efecto en funcioacuten de la velocidad del liacutequido y la 134

intensidad del campo aplicado ademaacutes de la influencia de otros posi-

bles paraacutemetros como la temperatura Se ha observado una mejoriacutea de

la eficiencia del dispositivo al incrementar la longitud de la seccioacuten de

tuberiacutea sometida al campo magneacutetico La mejoriacutea es maacutes marcada

cuando se colocan varios imanes consecutivos con la polaridad alterna-

da

Figura 66 Esquema de un dispositivo de laboratorio

para el tratamiento magneacutetico del agua

Un artiacuteculo resumen de 1996 lista maacutes de 80 referencias que repor-

tan la reduccioacuten en la formacioacuten de costras la aparicioacuten de costras me-

nos tenaces la remocioacuten de las ya existentes y la preservacioacuten de las

propiedades hasta 130 horas tras aplicar el tratamiento Se citan investi-

gaciones que tanto confirman como rechazan algunas conclusiones

parciales sin llegar a un resultado concreto Los mecanismos propues-

tos para explicar estos efectos comprenden interacciones intraioacutenicas o

intramoleculares efectos causados por la fuerza de Lorentz disolucioacuten

de contaminantes efectos de interfase soacutelido-liacutequido y cambios en la

morfologiacutea de los cristales minerales que se depositan Se ha considera-

do incluso la posibilidad de un efecto puramente mecaacutenico a causa de

la influencia del campo magneacutetico al crear posibles turbulencias en el

flujo liacutequido

Una gran parte de las dudas que existiacutean sobre el tratamiento se di-

siparon cuando Coey y Cass tras examinar maacutes de 100 muestras repor-

taron en una revista especializada en magnetismo que los sedimentos de

calcita obtenidos usualmente al evaporar el agua conteniendo iones 135

Ca2+ se convertiacutean en aragonita al aplicar el tratamiento Calcita y ara-

gonita son diferentes fases cristalinas del carbonato de calcio CaCO3

Tras el tratamiento magneacutetico Coey y Cass almacenaban el agua

durante un intervalo de tiempo to previo a su calentamiento en un bea-

ker a 80o C para formar los sedimentos Las fases soacutelidas se recolecta-

ban posteriormente del fondo del beaker y se analizaban mediante di-

fraccioacuten de rayos X y microscopia electroacutenica Encontraron un incre-

mento notable del cociente aragonitacalcita con el tratamiento magneacute-

tico alcanzando un maacuteximo para to ~ 40 horas

Tambieacuten se ha medido la concentracioacuten de iones Ca2+ a la salida de

un dispositivo magnetizador por meacutetodos electroquiacutemicos encontraacuten-

dose una reduccioacuten apreciable de la concentracioacuten de iones de calcio

Este resultado indica que el tratamiento magneacutetico activa de alguna

manera la precipitacioacuten del carbonato que queda en suspensioacuten en el

liacutequido y no puede contribuir a la conductividad eleacutectrica ni cristalizar

posteriormente en las paredes de la tuberiacutea

La eficacia del tratamiento se observa no solo en las nuevas deposi-

ciones de carbonato sino tambieacuten en las costras formadas con anterio-

ridad Existen reportes de que cuando se aplica el tratamiento las cos-

tras ya formadas desaparecen El autor tuvo la oportunidad de asistir

hace ya algunos antildeos a una reunioacuten resumen nacional sobre las expe-

riencias de la aplicacioacuten del tratamiento magneacutetico en diversos centra-

les o faacutebricas de azuacutecar En algunos casos el efecto fue tal que el des-

prendimiento de las costras obstruyoacute las tuberiacuteas y fue necesario inte-

rrumpir la produccioacuten

El tratamiento magneacutetico se aplica regularmente en muchas otras

instalaciones nacionales sin embargo maacutes allaacute de algunas considera-

ciones generales no existen modelos detallados que logren abundar en

la explicacioacuten fiacutesica de lo que sucede realmente en este caso

Tambieacuten se han encontrado resultados disiacutemiles utilizando tuberiacuteas

de acero inoxidable cobre y dos diferentes tipos de cloruro de polivini-

lo uno transparente y flexible y el otro riacutegido y opaco del tipo usado

en trabajos de plomeriacutea Aparecen reducciones del contenido de Ca2+ de

28 para el acero y el cobre mientras que para el PVC duro fue de 18

y praacutecticamente cero para el PVC blando por lo que las tuberiacuteas

utilizadas tambieacuten son un paraacutemetro importante que se debe tomar en

cuenta al estudiar los tratamientos magneacuteticos

136

Los reclamos publicitarios que afirman que el tratamiento magneacutetico

aporta al agua propiedades curativas o antiseacutepticas carecen de funda-

mento pues no existe la maacutes miacutenima evidencia ndashni teoacuterica ni experi-

mental- que justifique tales fantasiacuteas Y a pesar de las muchas patentes

que surgen cuando se realiza una buacutesqueda bibliograacutefica tampoco se ha

demostrado que el tratamiento magneacutetico aplicado a combustibles me-

jore su eficiencia los resultados experimentales que avalen tal afirma-

cioacuten nunca aparecen

Acelerador de partiacuteculas

Los campos magneacuteticos tambieacuten se utilizan como un medio auxiliar

para acelerar partiacuteculas elementales Estas se emplean posteriormente

para investigar el micromundo y tambieacuten para ldquobombardearrdquo tumores

de todo tipo en el interior del cuerpo Uno de los primeros aceleradores

de partiacuteculas fue el ciclotroacuten Su principio de operacioacuten es el siguiente

Dos cavidades huecas en forma de letra D guiacutean las partiacuteculas car-

gadas emitidas por una fuente ubicada en el centro del instrumento

(figura 67) Un campo magneacutetico perpendicular a la trayectoria (y al

plano del papel en la figura) producido por un potente electroimaacuten

hace que las partiacuteculas con carga eleacutectrica se muevan en una trayectoria

curva Las partiacuteculas son aceleradas en cada vuelta por una fuente pul-

sante de voltaje alterno cada vez que atraviesan la brecha o lsquogaprsquo entre

las lsquoDesrsquo

A medida que las partiacuteculas acumulan energiacutea se mueven en espiral

hacia el borde externo del acelerador Alliacute se pueden extraer utilizando

sistemas auxiliares que no aparecen en la figura

Tal como predice la teoriacutea especial de la relatividad cuando la velo-

cidad de las partiacuteculas se acerca a la de la luz se requiere cada vez maacutes

energiacutea para lograr incrementos adicionales de la velocidad Esto hace

que en cada vuelta las partiacuteculas se retrasen y no lleguen al gap en el

momento preciso para recibir el pulso de aceleracioacuten lo que impide el

aumento de la energiacutea maacutes allaacute de ciertos liacutemites

El problema quedoacute resuelto cuando se inventoacute el ciclotroacuten de fre-

cuencia modulada o sincrociclotroacuten instrumento donde la fuente pul-

sante de voltaje alterno va incrementando automaacuteticamente el intervalo

de tiempo entre los pulsos con el fin de compensar el retraso de las

partiacuteculas en cada vuelta Otros instrumentos de la misma familia son el

betatroacuten y el sincrotroacuten disentildeados para obtener muy altas energiacuteas en

otras aplicaciones donde el diaacutemetro del recorrido circular puede ser de

varios kiloacutemetros Todos ellos utilizan los campos magneacuteticos para

mantener confinadas las partiacuteculas mientras van adquiriendo energiacutea El

ciclotroacuten de la figura 67 posee un imaacuten superconductor de alta energiacutea

tiene una masa de 90 toneladas y un diaacutemetro de 34 m Requiere insta-

laciones auxiliares de control y programacioacuten que no aparecen en la

figura

Figura 67 a) Ciclotroacuten comercial para aplicaciones meacutedicas b) Esquema

simplificado de su funcionamiento (Adaptado de Rev Cub Fis vol 24 No

2 p 175-177 2007)

Cuando el magnetismo es indeseable

Minas magneacuteticas

Los aceros ordinarios empleados en la construccioacuten de grandes buques

son ferromagneacuteticos en mayor o menor grado Al desplazarse el buque

durante largos periacuteodos por la superficie del mar atravesando conti-

nuamente las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica del campo terrestre su

estructura llega a magnetizarse ligeramente El proceso es similar al que

tiene lugar cuando cualquier material ferromagneacutetico -un clavo unas

tijeras o un cuchillo- se frota con un imaacuten Aunque las fuerzas involu-

cradas son muy pequentildeas la exposicioacuten prolongada al campo hace que

los dominios magneacuteticos en el seno del material tiendan a ordenarse en

la direccioacuten del campo externo dando lugar a la magnetizacioacuten del

buque (ver capiacutetulo 2) Como las liacuteneas de fuerza variacutean su inclinacioacuten

con la latitud geograacutefica la magnetizacioacuten no solo tiene componentes

horizontales a lo largo del barco tambieacuten tiene componentes verticales

y transversales

En 1939 a principios de la 2da Guerra Mundial los alemanes apro-

vecharon este fenoacutemeno al idear minas magneacuteticas submarinas para

hundir los barcos ingleses Las minas eran capaces de detectar a distan-

cia a los grandes barcos y dantildearlos sin necesidad de hacer contacto

directo a causa de la onda de choque generada en el agua durante la

explosioacuten Se colocaban en el lecho marino en lugares de poco calado

cerca de las costas empleando aviones o submarinos y se ajustaban

para que estallaran al pasar un barco enemigo por encima No era posi-

ble neutralizarlas por los meacutetodos usuales que se empleaban para detec-

tar las minas convencionales que solo estallaban por contacto directo y

debiacutean ir ubicadas muy cerca de la superficie

Las minas poseiacutean una aguja magneacutetica muy sensible activada me-

diante un mecanismo de relojeriacutea tras ser colocada en el lugar deseado

La presencia cercana de cualquier naviacuteo magnetizado era suficiente

para mover la aguja y disparar el mecanismo auxiliar que haciacutea estallar

la mina

En 1939 los ingleses perdieron 14 buques barreminas disentildeados es-

peciacuteficamente para neutralizar minas pues no eran capaces de detectar

las minas magneacuteticas Ya para noviembre de ese mismo antildeo los alema-

nes habiacutean depositado unas 800 minas en los mares cercanos a la costa

inglesa y a la salida de sus riacuteos navegables

Tras develar su principio de funcionamiento -al recobrar una mina

mal colocada que no explotoacute- los ingleses idearon diversos medios para

neutralizarlas Uno de ellos era desmagnetizar los buques mediante un

enrollado de alambre alrededor del casco energizado con la planta eleacutec-

trica del propio buque que superponiacutea un campo de sentido contrario

para neutralizar la magnetizacioacuten del buque Enormes trasatlaacutenticos

como el Queen Mary y el Queen Elizabeth empleados para el transpor-

te de tropas fueron protegidos de esta manera

139

Para desactivar las minas se empleaban lanchas de madera que

arrastraban una balsa conteniendo una bobina La bobina generaba un

campo magneacutetico de intensidad suficiente como para hacer estallar las

minas Aviones equipados en forma similar capaces de volar a muy

baja altura se utilizaron con el mismo fin (Figura 68)

Maacutes adelante se encontroacute que al deslizar un cable con una corriente

de 2000 ampere a lo largo del casco de un buque (teacutecnica denominada

wiping) se induciacutea un campo apropiado que neutralizaba la magnetiza-

cioacuten El procedimiento funcionaba por un tiempo pero despueacutes era

necesario repetirlo

Figura 68 El avioacuten AF Vickers Wellington DWI Mark II de la Royal

Air Force fue otra respuesta para neutralizar las minas magneacuteticas ale-

manas El anillo de madera de balsa de 4 m de diaacutemetro creaba un

campo magneacutetico mediante una bobina de aluminio alimentada por un

generador dentro del avioacuten Al volar rasante sobre el agua haciacutea estallar

las minas

A partir de ese momento medidas y contramedidas relacionadas con

las minas magneacuteticas siguieron desarrollaacutendose por las fuerzas navales

de todo el mundo Es un tema que se ha tomado en cuenta en diferentes

conflictos beacutelicos Los sistemas actuales de desmagnetizacioacuten son mu-

cho maacutes complejos e incluyen no menos de tres conjuntos de bobinas

separadas para reducir la intensidad del campo magneacutetico del buque en

tres direcciones perpendiculares entre siacute 140

Hace unos pocos antildeos la marina norteamericana ensayoacute el uso de

bobinas superconductoras desmagnetizantes capaces de trabajar con

mejor eficiencia y reducir el peso de los enrollados hasta en 80 Un

resumen actualizado sobre el tema de la desmagnetizacioacuten de los bu-

ques aparece en el sitio WEB de la Revista Marina de Chile (referencia

77)

Soldadura de tuberiacuteas de acero

Otro ejemplo donde la magnetizacioacuten resulta perjudicial y debe ser

eliminada a toda costa es cuando hay que soldar grandes tuberiacuteas de

acero Tal necesidad se presenta por ejemplo al instalar sistemas in-

dustriales de enfriamiento que deban trabajar a alta temperatura o que

necesiten soportar mucha carga Tanto durante el proceso de fabrica-

cioacuten como de transportacioacuten a grandes distancias los tubos pueden

llegar a magnetizarse en forma notable seguacuten sea la aleacioacuten especiacutefica

empleada en su construccioacuten

La forma usual de unir los tubos es aplicar a los bordes en contacto

una chispa o arco eleacutectrico con una varilla de soldar confeccionada a

partir de una aleacioacuten adecuada y alguacuten otro componente que evite la

oxidacioacuten y facilite la soldadura (el fundente) El arco no es maacutes que

una corriente eleacutectrica muy intensa formada por electrones y partiacuteculas

de aire ionizado que se mueven a gran velocidad (ver capiacutetulo 3) La

corriente pasa a traveacutes del aire ionizado formando un arco estable ge-

nerando efectos luminosos y una temperatura muy alta suficiente para

fundir el extremo de la varilla y poner al rojo los bordes de los tubos El

operador deposita en los bordes el material fundido que se difunde y

mezcla con el material de los tubos hasta lograr la soldadura

En el capiacutetulo 4 se analizoacute que los campos magneacuteticos estaacuteticos son

capaces de interaccionar con las partiacuteculas cargadas en movimiento

Una de las principales propiedades de esa interaccioacuten es que las fuerzas

que aparecen estaacuten siempre dirigidas en sentido lateral (perpendicular)

al movimiento de la partiacutecula De aquiacute que si el tubo estaacute magnetizado

el arco eleacutectrico se desviaraacute hacia un lado del punto especiacutefico que se

desea calentar cualquiera sea el punto que se seleccione y como quiera

que se coloque la varilla En realidad el arco salta continuamente de un

lugar a otro y no es posible alcanzar en punto alguno la temperatura

necesaria para formar la soldadura

Por ello no queda maacutes remedio que desmagnetizar los tubos pre-

viamente La forma usual de lograrlo es enrollando un alambre conduc-

tor a su alrededor y haciendo pasar por eacutel una corriente alterna de gran

intensidad que crea un campo magneacutetico alternante en el seno del tubo

Al ir disminuyendo paulatinamente la intensidad de la corriente hasta

llegar a cero los dominios magneacuteticos en el seno del material van que-

dando desordenados hasta que la magnetizacioacuten desaparece cuando la

corriente se anula totalmente (capiacutetulo 2) Si la tuberiacutea estaacute muy magne-

tizada puede ser necesario repetir varias veces el proceso

Existen equipos comerciales disentildeados especialmente para aplicar

este procedimiento a tuberiacuteas de diversos diaacutemetros incluyendo las

mayores que se fabrican

Magnetizacioacuten de la maquinaria industrial A partir de los antildeos setenta del siglo pasado comenzoacute a tomarse en

cuenta que el magnetismo inducido en diversas maquinarias podiacutea ser

la causa de muchas fallas hasta el momento inexplicables Hoy diacutea se

le atribuye a la magnetizacioacuten el deterioro de rodamientos cadenas

engranajes y acoplamientos en maquinarias que aparentemente no tie-

nen alguna conexioacuten magneacutetica y no forman parte de motores genera-

dores ni poseen conexiones eleacutectricas

El problema se origina en que las partes de acero interconectadas en-

tre siacute crean circuitos magneacuteticos Estos circuitos proporcionan una viacutea

faacutecil para la transmisioacuten de los campos magneacuteticos generados por mo-

tores u otros dispositivos magneacuteticos ubicados en lugares relativamente

distantes

Un campo magneacutetico en movimiento crea voltajes y corrientes indu-

cidas en el seno del material que incrementan la temperatura y aceleran

el desgaste de los rodamientos y otras partes moacuteviles Los voltajes y

corrientes inducidas son mayores mientras maacutes raacutepido es el movimiento

relativo de las superficies en contacto (capiacutetulo 4)

Otras posibles fuentes de magnetizacioacuten de la maquinaria son a) la

exposicioacuten de algunas de sus partes a campos magneacuteticos intensos que

den origen a una magnetizacioacuten remanente y b) el paso de una corriente

continua intensa durante una soldadura de arco

En casos extremos la combinacioacuten de diferentes elementos puede

llegar a causar con el tiempo chispas y dantildeos severos en la superficie de

las partes deslizantes incrementando la friccioacuten y el desgaste Algunos

fabricantes preveacuten estos comportamientos indeseables incluyendo ma-

teriales aislantes en los rodamientos

Anomaliacutea magneacutetica La distribucioacuten normal del campo magneacutetico terrestre se puede alterar

por muchas razones por la actividad solar por la presencia de grandes

objetos construidos con materiales de alto contenido de hierro como

aviones barcos o submarinos o a causa de la influencia las estructuras

geoloacutegicas formadas por minerales con inclusioacuten de diversas sustancias

ferromagneacuteticas como el hierro (Fe) el niacutequel (Ni) o el cobalto (Co) Es

posible detectar tales anomaliacuteas mediante los Sensores de Anomaliacuteas

Magneacuteticas (SAM) instrumentos mucho maacutes sensibles que la bruacutejula

disentildeados especialmente para detectar las pequentildeas alteraciones en la

distribucioacuten del campo magneacutetico terrestre (figura 69)

Figura 69 Sensor de anomaliacuteas magneacuteticas (magnetoacuteme-

tro de compuerta de flujo)

143

El funcionamiento de un SAM es diferente al de los detectores de

tuberiacuteas soterradas o a los usados en aeropuertos para descubrir armas u

otros objetos ocultos de metal Los SAM soacutelo son sensibles a las per-

turbaciones magneacuteticas causadas por la presencia de Fe Ni Co y sus

aleaciones o por oacutexidos u otros minerales que los contengan de he-

cho la primera aplicacioacuten praacutectica de un magnetoacutemetro de este tipo fue

la de localizar depoacutesitos minerales que tuvieran componentes ferro-

magneacuteticos El primer texto publicado sobre el tema ldquoExamen de ya-

cimientos de hierro mediante medidas magneacuteticasrdquo data de 1879

Hoy diacutea se siguen utilizando magnetoacutemetros en las prospecciones

geoloacutegicas Los maacutes sensibles son capaces de detectar variaciones de

01 nanotesla que representa soacutelo una diezmileacutesima parte de la intensi-

dad promedio del campo magneacutetico terrestre

Estos instrumentos reaccionan ante cualquier acumulacioacuten de mine-

ral ferroso con tal que no se encuentre muy alejada de la superficie

pero tambieacuten detectan cualquier otro objeto ferromagneacutetico cercano A

causa de la extrema sensibilidad para no alterar las lecturas los opera-

rios deben despojarse de todos los objetos que contengan materiales

ferromagneacuteticos tales como cuchillos hebillas gafas de armadura me-

taacutelica o llaveros Un magnetoacutemetro geoloacutegico es un instrumento pe-

quentildeo que consta de un detector y un registrador que se llevan a cues-

tas Es tiacutepico que el detector se coloque en una peacutertiga de 2 a 3 metros

de longitud con el fin de atenuar cualquier influencia proveniente del

operador (figura 610)

Otras posibles interferencias pueden ser causadas por construcciones

cercanas liacuteneas de ferrocarril autos y carretas o vigas de acero que se

encuentren soterradas como por ejemplo en los cimientos de un edifi-

cio Tambieacuten pueden alterar las lecturas del magnetoacutemetro las liacuteneas de

transmisioacuten eleacutectrica los transformadores de la red comercial e incluso

las variaciones propias del campo magneacutetico terrestre que siempre estaacute

sujeto a pequentildeas fluctuaciones

Las compantildeiacuteas de explotacioacuten de minerales tambieacuten suelen emplear

aviones para hacer la prospeccioacuten de rocas ferrosas aunque la detec-

cioacuten se basa en otros principios ya revisados en el capiacutetulo 4 al descri-

bir la deteccioacuten de metales (figura 611)

144

Figura 610 Prospeccioacuten de minerales ferrosos El mag-

netoacutemetro se encuentra en el extremo de la peacutertiga

Figura 611 Prospeccioacuten de minerales desde el aire

La uacuteltima novedad en la prospeccioacuten de minerales por medios elec-

tromagneacuteticos consiste en el uso de lsquodronesrsquo En la actualidad se en-

tiende por drone cualquier dispositivo aeacutereo controlado y no tripulado

(figura 612) Si en sus inicios los drones se utilizaron de manera ex-

clusiva para fines beacutelicos sus aplicaciones se han ido diversificando

cada vez maacutes Algunas compantildeiacuteas de prospeccioacuten mineral tienen en

sus planes inmediatos usar drones para levantar mapas del espectro

electromagneacutetico a diferentes frecuencias Seguacuten Peter LeCouffe 145

director de operaciones de la compantildeiacutea canadiense Harrier Aerial Sur-

veys los drones se usaraacuten para lsquohellipregistrar las diversas bandas del

espectro electromagneacutetico Diferentes minerales dejaraacuten huellas elec-

tromagneacuteticas disiacutemiles de manera que con un procesador podemos en

principio resolver la composicioacuten de esos mineralesrsquo

(httpwwwminingandexplorationcatechnologyarticledrones_are_re

ady_for_takeoff_in_the_mining_industry)

Figura 612 Drone utilizado en la actualidad en

la prospeccioacuten de minerales por medios no

magneacuteticos con una autonomiacutea de vuelo de 15

a 20 minutos

Conflictos beacutelicos

Durante la Segunda Guerra Mundial los diversos contendientes emplea-

ron magnetoacutemetros para descubrir los submarinos enemigos (figura

613) el instrumento era remolcado por un barco o se colocaba en una

aeronave el meacutetodo aeacutereo es el habitual en la actualidad dada la sensi-

bilidad de los magnetoacutemetros contemporaacuteneos Cualquier variacioacuten

brusca del campo magneacutetico en las cercaniacuteas del detector como por

ejemplo la que tiene lugar en el motor de arranque durante el encendi-

do de un vehiacuteculo proporcionaraacute una clara sentildeal Esta uacuteltima particula-

ridad ha sido empleada en los conflictos beacutelicos para detectar garajes o

cocheras militares camufladas

Para reducir la interferencia de los equipos eleacutectricos proveniente

del propio avioacuten el SAM se coloca en una proyeccioacuten externa o bota-

loacuten como el que se muestra en un avioacuten P-3C de la Lockheed (figura

614) en los helicoacutepteros el magnetoacutemetro se cuelga de un cable Lo 146

usual es antildeadir circuitos electroacutenicos para neutralizar el ruido magneacuteti-

co de interferencia proveniente de la aeronave Aun asiacute el submarino se

detectaraacute solo si se encuentra cerca de la superficie y no demasiado

lejos del medio aeacutereo empleado

Figura 613 Deteccioacuten magneacutetica de submarinos

Figura 614 Botaloacuten con el magnetoacutemetro en su interior

147

El alcance maacuteximo de deteccioacuten de unos 1200 m lo determina el

tamantildeo del submarino y la composicioacuten de su casco aunque tambieacuten

influye en el alcance la direccioacuten relativa del movimiento respecto al

campo magneacutetico terrestre tanto del avioacuten como del submarino Exis-

ten submarinos nucleares cuyo casco estaacute construido de titanio metal

no magneacutetico no obstante diversos instrumentos y equipos en su inte-

rior que incluyen las turbinas el reactor y los motores dieacutesel auxiliares

se construyen de aleaciones que contienen hierro y niacutequel haciendo

factible su deteccioacuten magneacutetica

El magnetoacutemetro que aparece en el esquema de la figura 69 deno-

minado lsquode compuerta de flujorsquo (fluxgate magnetometer) fue desarro-

llado en 1930 funciona energizando con corriente alterna dos bobinas

ideacutenticas en oposicioacuten de manera que la lectura del amperiacutemetro aco-

plado a la bobina secundaria se puede ajustar a cero en presencia del

campo terrestre Sin embargo cualquier perturbacioacuten magneacutetica poste-

rior causa un desequilibrio en la magnetizacioacuten de los nuacutecleos ferro-

magneacuteticos y en la corriente que atraviesa las bobinas apareciendo una

sentildeal detectable en el secundario

Un tipo de magnetoacutemetro maacutes reciente es el de precesioacuten de proto-

nes A pesar de que su nombre quizaacutes le sugiera al lector un teacutermino de

ciencia-ficcioacuten su funcionamiento es muy sencillo (aunque la fiacutesica del

fenoacutemeno no lo es) En este caso el enrollado se coloca alrededor de un

recipiente largo y estrecho con agua etanol o keroseacuten Al usar una

bateriacutea de corriente continua y desenergizar bruscamente el enrollado

en presencia del campo magneacutetico terrestre aparece una extracorriente

de ruptura que activa los momentos magneacuteticos de los protones en los

nuacutecleos atoacutemicos de la sustancia en cuestioacuten Se genera asiacute una peque-

ntildea sentildeal proporcional al campo terrestre que se puede amplificar y de-

tectar Un ejemplo de extracorriente de ruptura es la pequentildea chispa

que ocasionalmente se origina en un interruptor al desconectar un mo-

tor o una laacutempara de luz friacutea

En la actualidad existen magnetoacutemetros computarizados muy sensi-

bles que pueden detectar anomaliacuteas magneacuteticas terrestres desde los

sateacutelites en oacuterbita Magnetoacutemetros complejos se incluyen en naves

espaciales para estudiar el magnetismo del sol y otros planetas En julio

de 2007 se publicoacute el Mapa Mundial Digital de Anomaliacuteas Magneacuteticas

con datos recopilados durante un largo periacuteodo de tiempo Fue confec-

cionado usando sensores SAM de diversos tipos combinando determi-

naciones terrestres mariacutetimas y aeacutereas por viacutea sateacutelite (figura 615)

El mapa completo se puede descargar en

httpprojectsgtkfiexportsitesprojectsWDMAMprojectperugiaW

DMAM_102_2007_Edition_low_resolution_reduced1pdf

Figura 615 Seccioacuten Centroamericana y Caribentildea del Mapa Mundial

Digital de Anomaliacuteas Magneacuteticas

149

CAPIacuteTULO 7

TERAPIAS MAGNEacuteTICAS REALES E ILUSORIAS

Magnetostaacutetica y electromagnetismo

En la actualidad existen muchas terapias que aplican campos magneacuteti-

cos tanto estaacuteticos como electromagneacuteticos Algunas tienen base cien-

tiacutefica y son totalmente vaacutelidas como la diatermia que consiste en el

calentamiento local de los tejidos aplicando radiacioacuten de microondas

Otras no poseen valor alguno a la luz de los conocimientos cientiacuteficos

contemporaacuteneos sin embargo muchas personas alegan sentirse mejor

cuando se someten a ellas

Las terapias ilusorias aparentan causar beneficios por diversas razo-

nes Una de ellas es el efecto placebo descrito en el capiacutetulo siguiente

Otra razoacuten es que no toman en cuenta la evolucioacuten natural de los pade-

cimientos que pretenden curar Por ejemplo hay estadiacutesticas que mues-

tran que en casi el 90 de los casos de las dolencias relacionadas al

sistema osteo-mio-articular hay remisioacuten espontaacutenea de siacutentomas es

decir desaparecen o reducen su intensidad por siacute mismos lo cual hace

aparecer como eficaz cualquier tratamiento aplicado tanto si es con-

vencional como si pertenece al grupo de las llamadas medicinas ldquoalter-

nativasrdquo ldquonaturalesrdquo o ldquotradicionalesrdquo

Se dice que es necesario conocer el pasado para poder comprender

el presente y vislumbrar hacia doacutende iremos en el futuro Y la realidad

es que muchos supuestos tratamientos magneacuteticos ldquonovedososrdquo ade-

maacutes de carecer de fundamento cientiacutefico fueron ya ensayados y

desechados hace mucho Auacuten alcanzan categoriacutea de terapia en ciertos

ciacuterculos gracias a la ignorancia de practicantes y pacientes a la ilusoria

promesa de alivio efectivo con poco esfuerzo y sin riesgos para el 150

paciente y a la propaganda reiterada acerca de su supuesta efectividad

la mayoriacutea de las veces con fines estrictamente econoacutemicos

A veces se alega que tales terapias son beneacuteficas porque los imanes

son lsquonaturalesrsquo como si esto fuera un argumento de peso En realidad

los imanes que se encuentran en la vida diaria son todos sinteacuteticos di-

sentildeados para cada aplicacioacuten especiacutefica Poseen propiedades magneacuteti-

cas muy superiores a las de la magnetita natural que en la praacutectica soacutelo

ha quedado para curiosidad de museo o uso de laboratorio (ver tabla

23) Ademaacutes el naturismo no es ciencia sino una doctrina que predi-

ca el uso de productos naturales para prevenir o curar las enfermedades

Nadie ha demostrado que la medicina natural sea superior o siquiera

equivalente a la medicina convencional moderna excepto quizaacutes en

alguna contada excepcioacuten

No es raro que las supuestas terapias aparezcan de forma recurrente

Alcanzan un maacuteximo de popularidad se ponen de moda y muchos las

adoptan Al cabo de un corto tiempo surge el desencanto se comprueba

que no sirven para nada y desaparecenhellip aunque no totalmente para

reaparecer con fuerza al cabo de unos pocos antildeos renaciendo de sus

cenizas como el ave Feacutenix

El caso de las pulseras magneacuteticas del capiacutetulo 1 no es ni mucho

menos el uacutenico En la actualidad no resulta difiacutecil encontrar anuncios

promociones y artiacuteculos en revistas no especializadas o en la Internet

donde se ensalzan las virtudes de uno u otro tratamiento magneacutetico o de

radiaciones desconocidas para ser aplicadas tanto a personas como a

animales Los anuncios recomiendan bobinas para generar campos al-

ternos o imanes permanentes para magnetoterapia prometiendo al

comprador beneficios de todo tipo a un precio moacutedico Usualmente los

imanes se colocan en alguacuten soporte o aditamento adecuado como pulse-

ras vendas collares mantas e incluso camas

Estas promociones nunca aportan pruebas de sus afirmaciones citan

personajes inexistentes o fuera de contexto y ni siquiera emplean una

terminologiacutea veraz Lo usual es que utilicen teacuterminos cientiacuteficos pero

en forma incorrecta No obstante para el lector no entrenado estas

declaraciones suelen resultar bastante convincentes pues la terminolo-

giacutea cientiacutefica proporciona un manto de ciencia y veracidad a lo que

nada tiene de lo uno o de lo otro Tambieacuten pesa mucho en la balanza el

afaacuten del paciente de buscar solucioacuten a una dolencia que puede no ser

fatal pero siacute muy molesta recurrente y difiacutecil de aliviar 151

Por tanto iquestqueacute hay de cierto y queacute de falso en las terapias magneacuteti-

cas iquestQueacute se sabe en realidad y queacute resulta una pura especulacioacuten iquestEs

correcto incluir a todas bajo una misma denominacioacuten Es decir por

ser magneacuteticas o electromagneacuteticas iquesttodas sirven iquestNinguna sirve

iquestSon beneacuteficas o son dantildeinas iquestCoacutemo separar la ficcioacuten de la realidad

Campos magnetostaacutetico y electromagneacutetico Antes de proseguir resulta conveniente insistir en lo siguiente Existe

una diferencia esencial entre los campos magnetostaacuteticos asociados a

los imanes permanentes (o a una bobina con corriente continua) y los

campos electromagneacuteticos que se generan en una antena emisora o se

producen al hacer pasar una corriente alterna por el enrollado de una

bobina La diferencia consiste en que los campos magneacuteticos variables

en el tiempo siempre tienen asociado un campo eleacutectrico mientras que

los campos magneacuteticos estaacuteticos no estaacuten asociados a campo eleacutectrico

alguno

Los magnetoterapeutas usualmente desconocen lo anterior y no ha-

cen distincioacuten entre uno y otro cuando en realidad resulta imprescindi-

ble analizarlos por separado pues las propiedades son radicalmente

distintas En un caso solo actuacutea un campo el magneacutetico En el otro dos

campos con propiedades muy diferentes actuaraacuten a la vez sobre el suje-

to

Campo magneacutetico estaacutetico magnetoterapia El teacutermino proviene del ingleacutes magnetotherapy ldquoterapia con imanesrdquo

pero tambieacuten se aplica a los campos generados en bobinas con corriente

continua siempre y cuando la corriente no variacutee con el tiempo

Desde la antiguumledad se le han atribuido virtudes curativas a los ima-

nes Cuando se revisa la literatura surgen referencias anecdoacuteticas anti-

guas aunque difiacuteciles de verificar Asiacute se mencionan papiros de antes

de nuestra era donde aparece la receta de un unguumlento aplicable a heri-

das en la cabeza nombrando el hierro meteoacuterico que algunos interpre-

tan como el imaacuten natural magnetita Tambieacuten parece ser que griegos y

romanos atribuiacutean efectividad a los tratamientos magneacuteticos Seguacuten

algunas fuentes el griego Hipoacutecrates considerado el meacutedico maacutes

152

importante de la antiguumledad recomendaba ldquohellipsi la cavidad uterina no

retiene el semen viril toma plomo y saca de la piedra que atrae el hie-

rro un polvo fino envuelve todo en tela de lino humedecida con leche

de mujer y luego apliacutecalo como fomento contra la matrizrdquo Otras afir-

man que en los escritos del bioacutegrafo y ensayista griego Plutarco se pue-

de encontrar la desconcertante referencia de que un imaacuten permanente

pierde su fuerza si se le restriega con ajo Tambieacuten aparecen menciones

sobre las supuestas virtudes curativas de la magnetita en escritos persas

aacuterabes y bizantinos antiguos

En el siglo XVI el meacutedico filoacutesofo y alquimista suizo Theophrastus

Bombastus von Hohenheim (1493-1541) maacutes conocido como Paracel-

so utilizoacute imanes permanentes para tratar la epilepsia la diarrea y las

hemorragias procedimientos que posteriormente fueron encontrados

sin fundamento Consideraba que las enfermedades eran atraiacutedas hacia

el imaacuten de la misma forma que son atraiacutedos el acero y el hierro y que

uno de los polos era capaz de atraer y el otro de repeler los padecimien-

tos

Aunque los escritos de Paracelso conteniacutean elementos de magia la

oposicioacuten a los preceptos meacutedicos de su tiempo apoyados en purgas y

sanguijuelas para lsquoextraer los malos fluidos del cuerporsquo contribuyeron

al adelanto del pensamiento cientiacutefico de la eacutepoca Algunos de sus cri-

terios subsisten hasta hoy en forma de pseudociencia como por ejem-

plo la supuesta diferencia de aplicar un polo norte o un polo sur en

diferentes terapias magneacuteticas Paracelso tambieacuten es considerado pre-

cursor de otra pseudociencia la homeopatiacutea de Samuel Hahnemann

(1755-1843) pues muchos de sus remedios se cimentaban en la creen-

cia de que ldquolo similar cura lo similarrdquo Esta frase resume la lsquoley de lo

similaresrsquo uno de los nunca demostrados postulados de Hahnemann

(ver Rev Cub Fiacutesica vol 25 No 1 (2008) p 38-44 accesible en la

WEB)

En los siglos siguientes se multiplicaron en toda Europa partidarios

y detractores de las terapias magneacuteticas En 1641 el irlandeacutes Valentine

Greatrakes inspirado en un suentildeo se dedicoacute a prestar sus servicios

como sanador frotando las partes afectadas con una barra de hierro

magnetizada El eacutexito de sus tratamientos fue confirmado por personas

distinguidas y educadas de la eacutepoca pero las curas eran transitorias y

la cantidad de personas que veniacutean a consultarlo fue decreciendo gra-

dualmente hasta que se retiroacute Johan Baptiste van Helmont (1644)

intentoacute asociar el magnetismo a la miacutestica encontrando la oposicioacuten del

jesuita Adanasius Kircher quien consideraba las conjeturas supersticio-

sas como payasadas Es posible encontrar referencias del siglo XVIII

sobre la aplicacioacuten de los imanes permanentes a los dolores dentales y a

las histerias temblores y tortiacutecolis Tambieacuten se mencionan la mejora en

la regularidad de las menstruaciones y la atenuacioacuten de dolores en ge-

neral

Franz Anton Mesmer

La terapia magneacutetica con imanes permanentes alcanzoacute su mayor grado

de popularizacioacuten a finales del siglo XVIII en Francia con Franz Anton

Mesmer un meacutedico austriacuteaco precursor en los campos del psicoanaacutelisis

y del hipnotismo Mesmer habiacutea sido alumno de otro sacerdote jesuita

el padre Maximilian Hell quien realizaba ldquocuracionesrdquo a principios de

la deacutecada de 1770 aplicando a sus pacientes placas de acero magneti-

zado

En viacutesperas de la Revolucioacuten Francesa Mesmer inauguroacute en Pariacutes

un saloacuten de curaciones que atendiacutea a la nobleza e incluiacutea tratamientos

magneacuteticos Las curaciones se lograban tratando las ldquohellipdesviaciones

indeseables del magnetismo animal innato a los seres humanosrdquo Con el

tiempo Mesmer descubrioacute que obteniacutea los mismos resultados sin utili-

zar los imanes y postuloacute que el lsquomagnetismo animalrsquo inherente a todo

lo vivo era quien le permitiacutea corregir las anomaliacuteas del lsquoflujo magneacuteti-

corsquo en los enfermos

Uno de sus tratamientos consistiacutea en reunir a los pacientes en una

habitacioacuten oscura Vistiendo una tuacutenica dorada y una especie de varita

maacutegica en su mano los sentaba alrededor de una gran vasija que conte-

niacutea una disolucioacuten de productos quiacutemicos El magnetizador y sus ayu-

dantes todos varones miraban fijamente a los ojos de los pacientes les

hablaban y les frotaban diversas partes del cuerpo incluyendo los senos

de las mujeres mientras los pacientes se agarraban a unas barras de

hierro que sobresaliacutean de la disolucioacuten hasta que se alcanzaba un cierto

grado de exaltacioacuten De esta manera se curaban a diestra y siniestra

muchos aristoacutecratas principalmente mujeres joacutevenes

En 1785 cuatro antildeos antes del inicio de la Revolucioacuten Francesa los

principales meacutedicos de Pariacutes presionaron a Luis XVI para que tomara

154

cartas en el asunto quien hizo que la Academia Francesa de las Cien-

cias nombrara una comisioacuten para revisar los lsquotratamientosrsquo de Mesmer

La comisioacuten incluiacutea personalidades de renombre como el astroacutenomo

Jean Sylvain Bailly miembro de la Academia primer presidente de la

Asamblea Nacional durante la Revolucioacuten Francesa y posteriormente

Alcalde de Pariacutes el quiacutemico Antoine Lavoisier descubridor de la Ley

de Conservacioacuten de la Masa miembro de la Academia tambieacuten cono-

cido como el Padre de la Quiacutemica Moderna el meacutedico Joseph Ignace

Guillotin de sombriacutea celebridad hoy diacutea pero un meacutedico reconocido en

su eacutepoca y diputado a la Asamblea Nacional y Benjamiacuten Franklin

revolucionario norteamericano diplomaacutetico y experto en electricidad

inventor del pararrayos y los bifocales

La comisioacuten realizoacute lo que hoy se conoce como un elemental expe-

rimento de control aplicoacute el tratamiento magnetizador sin que los pa-

cientes lo supieran y no se produjeron las curaciones Se concluyoacute que

las curaciones si las habiacutea estaban solo en la mente de las personas que

las esperaban El informe elaborado desfavorable para las teoriacuteas de

Mesmer hizo que este perdiera raacutepidamente su prestigio y pasara el

resto de su vida en el olvido

La figura 71 muestra un dibujo de un perioacutedico parisino de la eacutepo-

ca Benjamiacuten Franklin aparece a la izquierda con los documentos que

declaran el magnetismo animal una farsa Arriba a la derecha Mesmer

con grandes orejas de burro es expulsado volando de la sala junto a su

seacutequito de asistentes Los maacutes maliciosos en Pariacutes acusaban a Mesmer

de ejecutar praacutecticas maacutegico-sexuales en su saloacuten de curaciones

Los reportes originales de las autoridades parisinas detallando las te-

rapias de Mesmer junto a muchas otras informaciones sobre falsos

expertos y tratamientos magneacuteticos aparecen en el libro de Charles

Mackay ldquoMemorias de Ilusiones Populares y la Locura de las Multitu-

desrdquo editado en 1841 Se encuentra accesible en

httpwwwfullbookscomMemoirs-of-Extraordinary-Popular-

Delusionsx3081html

155

Figura 71 Dibujo satiacuterico de un perioacutedico parisieacuten

de 1790 ridiculizando al magnetismo animal lsquoFran-

klin pone en fuga a los mesmeristasrsquo en lsquoEl magne-

tismo develadorsquo Biblioteca Nacional de Francia

Tractores de Perkins

Tambieacuten hacia finales del siglo XVIII el meacutedico Elisha Perkins de

Connecticut que alternaba el ejercicio de la medicina con el de comer-

cio de mulas recomendaba el uso de lsquotractores metaacutelicosrsquo para el tra-

tamiento de varias enfermedades en personas y caballos Los lsquotractoresrsquo

(punzones confeccionados de dos metales diferentes que en realidad no

teniacutean propiedades magneacuteticas) se utilizaban frotando suavemente el

aacuterea lesionada para ldquoextraer el fluido eleacutectrico nocivo que subyace en

la base del sufrimientordquo En 1776 justo al comienzo de la guerra de

independencia de Estados Unidos le habiacutea sido concedida una patente

bajo el tiacutetulo ldquoaparato metaacutelico de Perkins para la terapia del dolorrdquo

Algunos meacutedicos prominentes esceacutepticos de los resultados de Per-

kins repitieron sus experimentos utilizando piezas de madera talladas y

pintadas de forma que semejaran tractores Los resultados fueron exac-

tamente los mismos que los obtenidos con los tractores reales y fueron

publicados en el artiacuteculo ldquoDe la imaginacioacuten como causa y cura de

desoacuterdenes ejemplificada por tractores ficticiosrdquo En 1796 la Connec-

ticut Medical Society calificoacute a Perkins de farsante y lo expulsoacute de sus

filas por haber ldquorevivido las remanencias miserables del magnetismo

animalpredicando que el frotamiento curaraacute radicalmente los dolores

maacutes rebeldesrdquo Por regla general los periodistas no tardaban en satiri-

zar este tipo de fantasiacuteas terapeacuteuticas (figura 72)

Figura 72 Aplicacioacuten de los tractores de Perkins

Tomado de httpwwwhslvirginiaedu Publicado

por H Humphrey 27 St Jamess Street Londres

Nov 11 1801

Un artiacuteculo mucho maacutes reciente de EJ Engstrom publicado en el

Medizinhistorisches Journal 41(3-4) 2006 revela que entre 1780 y

1830 los meacutedicos de La Chariteacute uno de los principales hospitales de

Berliacuten realizaron ensayos cliacutenicos para comprobar la efectividad tera-

peacuteutica del magnetismo animal y mineral (la manera de designar en la

eacutepoca lo que hoy se conoce como magnetoterapia) Fundamentaacutendose

en los reportes meacutedicos e historias cliacutenicas Engstrom concluyoacute lo si-

guiente ldquoMientras que en 1790 la plausibilidad de las reivindicaciones

terapeacuteuticas del magnetismo animal demandaban la atencioacuten del cuerpo

meacutedico en 1830 las evidencias acumuladas sobre lo que se basaban

esas reivindicaciones habiacutean perdido su poder de persuasioacuten y fueron

relegadas al oscuro mundo de los farsantes y los charlatanesrdquo

157

Magnetoterapeutas contemporaacuteneos No obstante a pesar de la continuada descalificacioacuten de estos procedi-

mientos por parte de la comunidad cientiacutefica la terapia magneacutetica se

hizo bastante popular En los siglos siguientes devino en una forma de

curanderismo o charlataneriacutea distorsionada y muchas veces fraudulenta

A finales del siglo XIX era posible encontrar cataacutelogos de grandes tien-

das norteamericanas ofertando ropa y sombreros magneacuteticos (algunos

con maacutes de 700 imanes) para entrega por correo Los anuncios prome-

tiacutean que ldquohellipel magnetismo aplicado correctamente curaraacute cualquier

enfermedad curable independientemente de cuaacutel sea su causardquo (Ma-

cklis R Annals of Medicine 118(5) 376-383 1993)

Auacuten hoy diacutea es posible encontrar escritos donde se afirma que el

magnetismo es buenohellip praacutecticamente para todo Asiacute por ejemplo una

solicitud de patente de 1982 (S Maeshima Tokio) describe los benefi-

cios que proporciona el aparato disentildeado por eacutel como que es capaz de

ldquohellip conducir el magnetismo al cuerpo y con esto provocar una leve

estimulacioacuten de los nervios perifeacutericos y de las ceacutelulas tisulares Esto

debe aumentar la circulacioacuten de la sangre la excrecioacuten cutaacutenea y el

recambio efectos necesarios para la conservacioacuten de una buena salud

para la defensa contra las enfermedades y para la recuperacioacuten general

despueacutes de una severa enfermedadrdquo Aquiacute el engantildeo estaacute en la palabra

ldquodeberdquo es decir el solicitante supone que su invento es capaz de todo

lo que dicehellip que desde luego no puede demostrar

En el paacuterrafo anterior se pudiera escribir igualmente lsquodebersquo estimu-

lar los procesos que favorecen la formacioacuten de tumoreshelliprsquodebersquo esti-

mular la reproduccioacuten de las ceacutelulas cancerosas en fin lo que a usted

se le ocurra ya que no hay razoacuten alguna para que se estimulen uacutenica-

mente los procesos beneacuteficos para el organismo si es que efectivamen-

te se logra estimular alguno Lo uacutenico que ha cambiado en relacioacuten con

los escritos del siglo XVIII es la terminologiacutea utilizada maacutes acorde con

el estado actual de los conocimientos

El misticismo las exageraciones y las falsedades que acompantildearon

el uso del magnetismo en la medicina desde sus inicios de cierta forma

desestimularon por mucho tiempo el desarrollo de investigaciones cien-

tiacuteficas serias acerca de sus posibles efectos terapeacuteuticos Al avanzar el

siglo XX el intereacutes popular por la terapia magneacutetica habiacutea decaiacutedo y

158

hacia los antildeos 40 praacutecticamente no se publicaban artiacuteculos en las revis-

tas especializadas acerca de los efectos fisioloacutegicos de los campos

magnetostaacuteticos y electromagneacuteticos

Aunque actualmente es posible encontrar ofertas de imanes perma-

nentes en forma de diversos aditamentos terapeacuteuticos los estudios que

avalan la eficacia de esos tratamientos siguen sin aparecer Auacuten maacutes ni

siquiera hay indicios de cual pudiera ser el posible mecanismo de ac-

cioacuten de esos dispositivos Como el campo magneacutetico de los imanes no

variacutea con el tiempo no hay efectos eleacutectricos asociados ademaacutes la

intensidad de los campos aplicados es muy pequentildea para tener alguacuten

efecto directo sobre el organismo Analicemos pues brevemente las

propiedades reales de los campos magnetostaacuteticos

El campo magnetostaacutetico es conservativo Es conocido que un campo magnetostaacutetico no interacciona con las par-

tiacuteculas sin carga eleacutectrica Tampoco lo hace con las que tienen carga

eleacutectrica y estaacuten en reposo Solo puede hacerlo con las cargas o iones

en movimiento haciendo que su direccioacuten variacutee pero no su energiacutea

cineacutetica pues la fuerza de interaccioacuten es perpendicular al movimiento

en todo momento (en fiacutesica se resume esta propiedad diciendo que la

fuerza no hace trabajo)

Si se acerca un imaacuten al cuerpo humano puede que interaccione de

una manera diferente con los iones presentes en los tejidos haciendo

que su energiacutea potencial variacutee Pero al alejarlo la situacioacuten se revertiraacute

completamente Al regresar a la posicioacuten inicial el sistema tornaraacute

exactamente al estado energeacutetico que teniacutea en sus inicios sin que haya

ninguacuten cambio neto en la energiacutea (es por eso que el campo magnetostaacute-

tico es un campo conservativo la energiacutea del sistema se mantiene cons-

tante en un ciclo cerrado de movimiento) Luego no se puede conside-

rar que haya un traspaso de energiacutea del imaacuten al sujeto pues contradice

las leyes conocidas de la fiacutesica Si asiacute fuera los imanes se descargariacutean

como las bateriacuteas lo que no sucede (Los imanes de las bocinas de sus

equipos de audio y los de la puerta de su refrigerador no se lsquodescarganrsquo

nunca por mucho que trabajen)

Otro argumento contrario a la efectividad terapeacuteutica de los campos

magnetostaacuteticos es el siguiente los promotores de la aplicacioacuten de ven-

das magnetizadas para estimular los muacutesculos de los deportistas atribu-

yen los supuestos efectos a un incremento de la circulacioacuten local de la

sangre Sin embargo la evidencia cientiacutefica que apoya esta afirmacioacuten

es inexistente Vale la pena recordar que el flujo sanguiacuteneo depende de

factores tales como la diferencia de presioacuten en el sistema de vasos y de

sus diaacutemetros sometidos eacutestos a un fino control a traveacutes de mecanis-

mos muy complejos (hormonales nerviosos y sistemas locales de con-

trol) cuya influencia individual es muy difiacutecil de valorar

Ademaacutes todo intento de explicar un incremento en la circulacioacuten

mediante las fuerzas magneacuteticas que actuacutean sobre los iones cargados en

movimiento choca con la realidad de que esas fuerzas son demasiado

pequentildeas Se ha calculado que un imaacuten permanente tiacutepico capaz de

generar en la piel un campo magneacutetico de 25 mT origina un efecto en

los iones de la sangre millones de veces menor que el de la agitacioacuten

teacutermica que siempre se encuentra presente en cualquier objeto

Un argumento definitorio en contra de la supuesta estimulacioacuten local

de la circulacioacuten de la sangre es el siguiente los pacientes sometidos a

diagnoacutestico en equipos de resonancia magneacutetica se someten a campos

magneacuteticos de intensidad miles de veces mayores que el proporcionado

por cualquier imaacuten permanente Los estudios realizados sobre estos

pacientes nunca han mostrado efecto alguno en la circulacioacuten sanguiacute-

nea

Existen numerosas investigaciones que han fracasado en el empentildeo

de encontrar alguna relacioacuten entre la aplicacioacuten del campo magneacutetico y

la circulacioacuten de la sangre Tambieacuten se ha sentildealado que la sola presen-

cia de una venda alrededor de un muacutesculo sin ninguacuten aditamento mag-

netizante es suficiente para hacer variar su temperatura y ejercer un

efecto estimulante De manera que es posible afirmar sin lugar a dudas

que esa estimulacioacuten magneacutetica de la circulacioacuten no es maacutes que una

fantasiacutea ilusoria

Campo electromagneacutetico

Como se explicoacute en la seccioacuten anterior los campos magneacuteticos varia-

bles en el tiempo engendran campos eleacutectricos (y viceversa) de manera

que no es posible analizar los efectos magneacuteticos sin tomar en cuenta

los efectos eleacutectricos Ambos efectos estaraacuten siempre presentes en con-

junto en forma de radiacioacuten electromagneacutetica que se propaga en todas

direcciones a la velocidad de la luz

160

Descartando los rayos X analizados en el capiacutetulo 5 resulta uacutetil es-

tablecer una divisioacuten adicional entre los dos tipos de radiaciones maacutes

utilizadas en diversas terapias las microondas u ondas de radio de alta

frecuencia y los campos alternos de baja frecuencia

Microonda (300 MHz-3 GHz) El principal efecto de las microondas en los tejidos bioloacutegicos es la

generacioacuten de calor La diatermia se utiliza ampliamente para tratar el

dolor y la inflamacioacuten con irradiaciones de radiofrecuencias sobre la

zona afectada para elevar la temperatura La tendencia actual para tra-

tar algunos tipos de procesos inflamatorios es contraria se reduce la

temperatura con el objetivo de ralentizar o retardar las reacciones dantildei-

nas que tienen lugar en el proceso

Como la componente eleacutectrica de la radiacioacuten actuacutea directamente

sobre las cargas eleacutectricas puede inducir pequentildeas corrientes eleacutectricas

en los tejidos que generaraacuten calor por efecto Joule Tambieacuten habraacute otro

tipo de interaccioacuten la dieleacutectrica al inducir dipolos en las moleacuteculas no

polares o ejerciendo torques sobre las moleacuteculas polares Este meca-

nismo tambieacuten puede elevar la temperatura de los tejidos al incrementar

la agitacioacuten al nivel microscoacutepico pues la temperatura es justamente la

medida macroscoacutepica de esa agitacioacuten El proceso es enteramente simi-

lar al que tiene lugar en un horno de microondas

La induccioacuten generada por los campos eleacutectricos y el correspon-

diente calor disipado aumenta con la intensidad del campo aplicado y

con la rapidez de su variacioacuten en el tiempo Existe un rango bastante

amplio de frecuencias que producen estos efectos La frecuencia utili-

zada en la mayoriacutea de los equipos comerciales de microondas es de

unos 2 450 MHz regulada por convenios internacionales

Radiacioacuten de baja frecuencia

En la literatura meacutedica se denominan campos de baja frecuencia a los

de valor entre 20 y 100 Hz la frecuencia de la red comercial es 50 Hz

en Europa y 60 Hz en Ameacuterica Tambieacuten es usual encontrar campos

pulsantes que poseen una frecuencia algo mayor pero que no se apli-

can de forma continua sino por impulsos de corta duracioacuten Con ese

161

procedimiento se persigue el objetivo de dar tiempo a dispersar lo maacutes

posible el calor potencial generado por la radiacioacuten -si lo hubiere- ya

que en este caso no es el calor lo que interesa

Existe amplia evidencia de que la actividad eleacutectrica estaacute presente en

el cuerpo humano en todo momento Es posible medir los potenciales

causados por las corrientes en el corazoacuten (electrocardiograma) o en el

cerebro (electroencefalograma) Un hueso sometido a un esfuerzo me-

caacutenico tambieacuten puede generar diferencias de potencial (efecto piezo-

eleacutectrico) De manera que resulta muy racional suponer que la aplica-

cioacuten de una corriente eleacutectrica adecuada de baja intensidad podraacute afec-

tar los tejidos de alguna manera Esa corriente se puede aplicar direc-

tamente a traveacutes de contactos en la piel o indirectamente mediante un

campo electromagneacutetico de baja frecuencia que genera campos eleacutectri-

cos y corrientes en el interior del cuerpo La palabra lsquoadecuadarsquo es im-

portante los tejidos responden de muy diversa forma a diferentes sentildea-

les eleacutectricas en dependencia tanto del tejido particular considerado

como de la sentildeal aplicada Por tanto es imposible conocer de ante-

mano sin llevar a cabo ensayos cliacutenicos detallados si tal estiacutemulo seraacute

realmente beneacutefico o por el contrario dantildeino para el paciente Muchos

promotores de estos procedimientos simplemente no toman en cuenta

esta realidad

Breve historia de la terapia electromagneacutetica Las terapias electromagneacuteticas surgieron casi conjuntamente con el

inicio de las primeras redes eleacutectricas comerciales La figura 73 mues-

tra una paciente durante una aplicacioacuten del Theronoid producido en

Estados Unidos a partir de 1928 Consistiacutea en un enrollado toroidal de

alambre conductor de unos 50 cm de diaacutemetro con una caja adosada y

dos controles uno de apagadoencendido y otro de altabaja para regu-

lar la intensidad Disentildeado para aplicaciones caseras el paciente lo

conectaba a la corriente de su vivienda para autoaplicarse tratamientos

diarios de 3 a 5 minutos de duracioacuten Este no fue el primer dispositivo

con estas caracteriacutesticas pues con anterioridad se habiacutean patentado

otros similares para ser usados tanto en personas como animales hasta

en caballos La figura 74 se muestra una patente donde la bobina se

colocaba alrededor de todo el caballo parado en sus 4 patas

162

Figura 73 El Theronoid (Tomado de

httpwwwamericanartifactscomsmmaindexhtm)

Figura 74 Equipos para tratamientos electromagneacuteti-

cos Principios del siglo XX (Tomado de httpwww

americanartifactscomsmmaindexhtm)

Como casi siempre ocurre con estas terapias maravillosas los auto-

res afirmaban que el Theronoid podiacutea curar casi cualquier dolencia

desde el estrentildeimiento hasta la paraacutelisis En 1933 la Comisioacuten Federal

de Comercio de Estados Unidos prohibioacute la publicidad del Theronoid

como dispositivo terapeacuteutico por no encontrar que proporcionara bene-

ficio alguno a las personas (accesible en httpwwwamericanartifacts

comsmmaindexhtm)

En el presente existe una gran cantidad de literatura sobre el tema

Por ejemplo una revisioacuten del antildeo 2008 publicado por RHW Funk y

colaboradores del Instituto de Anatomiacutea de Dresden incluye alrededor

de 400 artiacuteculos dedicados al estudio de los efectos bioloacutegicos de la

radiacioacuten sobre ceacutelulas y tejidos El resumen no incluye otros muchos y

muy variados artiacuteculos que reportan los efectos de la radiacioacuten al apli-

carse directamente a las personas (a pesar de que quienes los aplican no

saben con certeza si los tratamientos seraacuten dantildeinos en alguacuten sentido o

no)

En las personas la radiacioacuten de baja frecuencia se ha aplicado al es-

tudio de los efectos en el aparato muacutesculo-esqueleacutetico en traumatolo-

giacutea reumatologiacutea y en enfermedades del aparato vascular La terapia

maacutes estudiada es la que se aplica a las fracturas oacuteseas tanto en personas 163

como animales Si bien el mecanismo no estaacute totalmente esclarecido

diversos autores reportan que la radiacioacuten estimula los procesos asocia-

dos a la formacioacuten del hueso y a la asimilacioacuten de implantes Se em-

plean frecuencias entre 20 y 100 Hz con intensidades del campo aplica-

do muy pequentildeas entre 05 y 8 mT y duracioacuten de hasta 30 minutos El

tratamiento puede prolongarse por diacuteas o meses aunque hay investiga-

dores que alegan que la regeneracioacuten del hueso pudiera ocurrir de ma-

nera indeseable Otros consideran que los beneficios no justifican su

relativamente alto uso cliacutenico en algunos lugares

En 1985 Watkins y otros reportaron que la aplicacioacuten a equinos de

campos electromagneacuteticos en defectos creados previamente mediante

cirugiacutea en la superficie del tendoacuten digital flexor causoacute un incremento

en la concentracioacuten de vasos sanguiacuteneos Pero la maduracioacuten del tejido

de reparacioacuten y la transformacioacuten del tipo de colaacutegeno (componentes

esenciales del proceso de recuperacioacuten del tendoacuten) fueron en realidad

retrasadas por el tratamiento

Un artiacuteculo muy documentado de EYS Chao y N Inoue basado

en ensayos con animales y publicado en 2003 titulado ldquoEstimulacioacuten

biofiacutesica de la reparacioacuten de huesos fracturados regeneracioacuten y remo-

delacioacutenrdquo concluye que ldquohellipsin conocer con precisioacuten el mecanismo

celular asociado a la respuesta de los tejidos a estas intervenciones

resultariacutea difiacutecil e inefectivo implementar una terapia apropiada acorde

a la prescripcioacuten cliacutenica precisardquo Maacutes adelante sentildeala ldquose requiere un

esfuerzo en este sentido para lograr la suficiencia en la aplicacioacuten cliacuteni-

cardquo

Al final de la publicacioacuten en un intercambio con los aacuterbitros los

propios autores advierten ldquohelliputilizar esta tecnologiacutea de forma indis-

criminada (sin prescripcioacuten y supervisioacuten apropiada) puede causar efec-

tos secundarios indeseados e incluso dantildeinosrdquo Un meta-anaacutelisis esta-

diacutestico posterior publicado en 2008 por Mollon et al reporta que en

ese momento auacuten existiacutea mucha incertidumbre acerca de la efectividad

de la estimulacioacuten electromagneacutetica cuando se aplica a las fracturas

Pero la radiacioacuten electromagneacutetica de baja frecuencia no solo se

aplica en los huesos Adicionalmente ha sido evaluada por diferentes

investigadores para el tratamiento de tejidos blandos tambieacuten en la

cabeza para supuestamente calmar los dolores o la ansiedad y en otras

partes del cuerpo con diversos fines Se fabrican equipos comerciales

en los que se puede introducir el torso completo de una persona (Figura

75)

Figura 75 Terapia con campos electromagneacuteticos de muy baja

frecuencia

En ciertos casos algunas investigaciones proporcionan evidencia de

que esta terapia pudiera ser de valor como en el caso de lesiones croacuteni-

cas y la regeneracioacuten neuronal Sin embargo otros no han podido en-

contrar ninguacuten efecto en la curacioacuten de los tejidos y es bastante usual

encontrar reportes contradictorios Quienes critican estas teacutecnicas ale-

gan que muchos de los experimentos que aparecen en la literatura han

sido mal disentildeados o no ha habido comparacioacuten con grupos de control

para confirmar los resultados Otros apuntan que los campos eleacutectricos

inducidos a tan bajas frecuencias son mucho menores a los que por

naturaleza existen en las membranas bioloacutegicas por lo que resulta muy

cuestionable la efectividad del tratamiento

A partir de los estudios realizados en ceacutelulas se ha estimado que la

intensidad de un campo magneacutetico de frecuencia industrial (50-60 Hz)

debe ser superior a 05 mT para inducir corrientes eleacutectricas de una

magnitud similar a las que se presentan de forma natural en el cuerpo

humano

En general aunque usualmente se reconoce la eficacia de algunos de

estos tratamientos tambieacuten existe el sentimiento bastante generalizado

entre la comunidad cientiacutefica de que auacuten queda mucho por estudiar para

lograr optimizar paraacutemetros tales como las caracteriacutesticas de la sentildeal

aplicada -intensidad frecuencia forma de la onda- el tiempo de aplica-

cioacuten y la duracioacuten del tratamiento A la par se necesitan estudios deta-

llados que permitan descartar la aparicioacuten de dantildeos colaterales

Reportes negativos

La radiacioacuten a baja frecuencia y baja intensidad no parece tener efectos

perjudiciales inmediatos pero siacute a largo plazo Un reporte bastante 165

completo de la Universidad de Washington en 2004 firmado por H Lai

y NP Singh indica que ldquohellip ratas expuestas a campos sinusoidales de

60 Hz por dos horas a intensidades de 01-05 mT mostraron incre-

mento de la rotura de cadenas simples y dobles de ADN en las ceacutelulas

del cerebrordquo y un artiacuteculo review de 2014 realizado por el Bioinitiative

Working Group de la Universidad de Washington reporta afectaciones

geneacuteticas en ceacutelulas expuestas a radiaciones de muy baja frecuencia en

el 83 de los casos

Estos resultados debieran indicarle a los terapeutas magneacuteticos con-

temporaacuteneos no aplicar a los sujetos campos de baja frecuencia de for-

ma recurrente al menos hasta tener mayor informacioacuten sobre el tema

Por una parte no hay beneficios demostrados mediante ensayos cliacutenicos

rigurosos y por la otra existe la posibilidad concreta de efectos perju-

diciales a largo plazo Aplicar estas radiaciones en la regioacuten abdominal

podriacutea acarrear afectaciones en el ADN de oacutevulos y espermatozoides

Como son entidades unicelulares se incrementariacutea asiacute la probabilidad

de que el paciente llegue a procrear fetos viables pero con alguna ano-

maliacutea geneacutetica que no seraacute detectada hasta mucho despueacutes

Otros lsquotratamientosrsquo son estafas bien organizadas En febrero de

2007 en una accioacuten combinada con Meacutexico y Canadaacute la Comisioacuten

Federal de Comercio de EEUU (Federal Trade Commision FTC)

presentoacute una demanda contra la empresa canadiense lsquoZoetron therapyrsquo

alegando la inefectividad de su terapia electromagneacutetica contra el caacuten-

cer La misma se basaba en la aplicacioacuten de campos magneacuteticos pulsan-

tes para eliminar las ceacutelulas cancerosas La Zoetron cobraba de 15 000

a 20 000 USD a los pacientes norteamericanos que despueacutes debiacutean

trasladarse por su cuenta a Meacutexico Durante la accioacuten combinada las

autoridades mexicanas clausuraron la cliacutenica en Tijuana donde se efec-

tuaban los tratamientos Finalmente la Zoetron llegoacute a un acuerdo con

la FTC en el que la empresa se comprometiacutea a no intentar nuevamente

un lsquonegociorsquo anaacutelogo a cuenta de la suspensioacuten de una multa de 7 650

000 USD basada esencialmente en su imposibilidad de cubrirla

En septiembre de 2013 la Food and Drug Administration (FDA) de

ese mismo paiacutes envioacute una carta de advertencia de delito a la empresa

israelita Curatronic Ltd por comercializar en los EEUU equipos gene-

radores de radiacioacuten electromagneacutetica capaces seguacuten sus promotores

de lsquoreeducarrsquo los muacutesculos para prevenir infartos incrementar la

166

circulacioacuten y retardar o prevenir la atrofia (Documento accesible en

httpwwwfdagovicecienforcementactionswarningletters2013ucm

335343htm)

Estos ejemplos indican que como regla cualquier supuesto tratamiento

electromagneacutetico se debe verificar a partir de la literatura cientiacutefica y

no soacutelo por lo que promueven los sitios comerciales

No obstante no todos los tratamientos propuestos en la literatura

son espurios Los hay efectivos o al menos reconocidos como tales

pero muy contados Un ejemplo es el siguiente la FDA aproboacute en

enero de 2013 un tratamiento dirigido a adultos con desordenes depre-

sivos que no alcanzan una mejoriacutea significativa con tratamientos con-

vencionales anti-depresivos La terapia emplea radiaciones electromag-

neacuteticas de baja frecuencia (1-10 kHz) (Documento accesible en

httpwwwaccessdatafdagovcdrh_docspdf12k122288pdf)

Nanomagnetismo y medicina

A principios de este siglo comenzaron a aparecer con cierta frecuencia

en las revistas cientiacuteficas especializadas artiacuteculos que relacionan la

nanotecnologiacutea con el magnetismo y la medicina A partir de ese mo-

mento la cantidad de artiacuteculos se ha ido incrementando en forma soste-

nida Una revisioacuten publicada en 2009 por Pankhust lista maacutes de 110

artiacuteculos que se pueden agrupar en diversas vertientes seguacuten el tema

especiacutefico a que estaacuten dedicados Ademaacutes de las nanopartiacuteculas mag-

neacuteticas que se emplean para realzar el contraste de las imaacutegenes de

resonancia magneacutetica se destacan las siguientes aplicaciones del

nanomagnetismo

1 Separacioacuten magneacutetica de ceacutelulas u otras entidades bioloacutegicas

2 Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

3 Meacutetodos de radiofrecuencia para desintegrar tumores por hiper-

termia

Separacioacuten magneacutetica Esta teacutecnica emplea nanopartiacuteculas compatibles con la entidad bioloacutegi-

ca deseada para lsquomarcarlasrsquo con alguna sustancia magneacutetica Tras ser

marcadas se separan de las restantes mediante alguacuten dispositivo de se-

paracioacuten magneacutetica Tal dispositivo puede ser algo tan sencillo como

un tubo de ensayo al cual se aplica un imaacuten permanente para causar la

segregacioacuten de las partiacuteculas magneacuteticas fuera del fluido portador Una

vez segregadas es faacutecil eliminar el resto del liacutequido Desde luego exis-

ten meacutetodos mucho maacutes raacutepidos y sofisticados

Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

La desventaja principal de la mayoriacutea de las quimioterapias es que no

son especiacuteficas El faacutermaco se aplica por viacutea intravenosa y se dispersa

en todo el organismo atacando tanto al tumor como a las ceacutelulas sanas

causando efectos secundarios indeseables Si los faacutermacos pudieran

colocarse en el lugar especiacutefico donde se necesitan se podriacutean utilizar

con mayor efectividad y con menos peligro de dantildear las ceacutelulas sanas

Asiacute seriacutea posible reducir tanto los efectos secundarios como la cantidad

empleada de medicamento

El procedimiento magneacutetico propuesto desde finales de los antildeos 70

para tratar tumores cancerosos consiste en unir alguacuten producto toacutexico

para las ceacutelulas (citotoacutexico) con una nanopartiacutecula magneacutetica biocom-

patible La partiacutecula resultante se mezcla con un liacutequido portador ade-

cuado que puede ser agua o alguacuten solvente orgaacutenico para formar un

ferrofluido con las partiacuteculas complejas en suspensioacuten en el liacutequido

Usualmente se antildeade alguacuten estabilizador como el aacutecido oleico o el aacuteci-

do ciacutetrico para prevenir la aglomeracioacuten de las partiacuteculas

El tratamiento consiste en inyectar el fluido en el sistema circulato-

rio a la vez que se aplica un campo magneacutetico externo en la regioacuten del

cuerpo donde se desea concentrar el citotoacutexico La intensidad del cam-

po debe variar fuertemente con la distancia pues la fuerza magneacutetica

actuando sobre las partiacuteculas no es proporcional a la intensidad del

campo externo sino a su gradiente es decir a cuaacuten raacutepido variacutea esa

intensidad con la distancia Una vez que el complejo citotoacutexico-

nanopartiacutecula se concentra en el tumor el primero se libera mediante

cambios en la actividad enzimaacutetica en la acidez (pH) o en la temperatu-

ra

Existen muchos factores que influyen en el resultado final del pro-

cedimiento entre ellos el flujo sanguiacuteneo la concentracioacuten del ferro-

fluido el grosor de los tejidos la distancia hasta el origen del campo

168

magneacutetico la reversibilidad del enlace citotoacutexico-nanopartiacutecula y el

volumen del tumor

Desintegracioacuten de tumores por calentamiento local (hipertermia)

Los primeros intentos datan de 1957 cuando Gilchrist y colaboradores

impregnaron tejidos con partiacuteculas de maghemita (γ-Fe2O3) de tamantildeo

entre 20 y 100 nm para luego exponerlos a radiaciones electromagneacuteti-

cas de frecuencia 12 MHz El procedimiento actual no ha variado mu-

cho Las partiacuteculas se conducen hasta el tumor de manera similar al

meacutetodo descrito anteriormente y se aplica radiacioacuten electromagneacutetica

externa de frecuencia adecuada para lograr el calentamiento de las par-

tiacuteculas y el incremento de la temperatura del tumor Si la temperatura

se logra mantener frac12 hora o maacutes por encima del umbral terapeacuteutico de

los 42 ordmC el tumor seraacute destruido

En la praacutectica este meacutetodo ha estado muy restringido porque resul-

ta difiacutecil no dantildear los tejidos sanos adyacentes durante el calentamiento

No obstante en 2007 se reportaron los primeros estudios cliacutenicos en

humanos en el hospital La Chariteacute de Berliacuten realizados en un grupo de

14 pacientes con caacutencer en el cerebro Las nanopartiacuteculas se inyectaron

directamente en el tumor y la radiacioacuten aplicada fue de 100 kHz (J

Neuro-Oncol 2007 81 53-60) El proceso se controloacute de manera con-

tinua mediante imaacutegenes por resonancia magneacutetica En junio de 2010

la compantildeiacutea alemana Mag Force Nanotechnologies AG recibioacute la apro-

bacioacuten para comercializar su terapia Nano Caacutencer que combina el uso

de nanopartiacuteculas de oacutexido de hierro con la aplicacioacuten de radiacioacuten de

alta frecuencia en pacientes con glioblastoma multiforme (GBM) el

tumor cerebral maacutes comuacuten y maligno que se conoce Los fabricantes

afirman que su teacutecnica afecta solamente al tumor y que los tejidos sanos

adyacentes no se afectan (httpwwwmagforcedeenglishproducts

nano-cancer-therapyhtml)

iquestTratamiento magneacutetico contra el dolor Tanto los campos electromagneacuteticos como los magnetostaacuteticos son

propuestos actualmente por muchos comerciantes como uacutetiles para

aliviar el dolor En particular la idea de que sea posible reducir el dolor

con solo aplicar sobre la parte afectada un imaacuten permanente sin utilizar

aparatos complejos ni ingerir medicamentos resulta muy seductora De

ser cierta resultariacutea ideal tendriacuteamos un meacutetodo que praacutecticamente no

causa molestias no produce efectos colaterales y no cuesta dinero si se

exceptuacutea la inversioacuten inicial (un imaacuten se puede adquirir incluso de la

bocina de un equipo de radio desechado de un disco duro dantildeado o de

la puerta de un refrigerador inservible) Por si esto fuera poco el trata-

miento mediante un agente intangible e invisible como el campo mag-

neacutetico posee un aura de misterio que para muchas personas presenta un

atractivo adicional

Sin embargo no se tiene idea del posible mecanismo mediante el

cual el campo magneacutetico ya bien sea estaacutetico o variable en el tiempo

pudiera producir estos efectos Si verdaderamente el campo magneacutetico

estaacutetico fuera efectivo para aliviar el dolor no se podriacutea considerar que

el efecto esteacute asociado a una disminucioacuten de la conductividad eleacutectrica

de los nervios Hay caacutelculos que demuestran que para disminuir la con-

ductividad nerviosa en 10 se necesitan campos miles de veces maacutes

intensos que los que proporciona el imaacuten permanente maacutes potente

A veces se afirma que la aplicacioacuten de imanes es efectiva para ali-

viar siacutentomas como dolores musculares en el cuello y los hombros

aunque otros les atribuyen maacutes bien un efecto psicoloacutegico que de otro

tipo sobre el paciente En el caso que la aplicacioacuten va acompantildeada de

masajes no se han encontrado diferencias decisivas entre el empleo del

masaje y el campo magneacutetico aplicado o sin eacutel Otros estudios han dado

por resultado que la aplicacioacuten de collares o almohadillas magneacuteticas

no tiene efecto alguno sobre estos dolores Algo similar ocurre con las

supuestas aplicaciones en veterinaria No se encuentran estudios debi-

damente comprobados que demuestren que la terapia magnetostaacutetica

sea uacutetil en el tratamiento de dolencias animales Una revisioacuten de revis-

tas meacutedicas y veterinarias de 1998 con 65 referencias no logroacute encon-

trar ninguna evidencia definitiva a favor de los campos magneacuteticos

estaacuteticos (Ramey DW 1998)

En cuanto a los campos electromagneacuteticos algunos estudios realiza-

dos sobre el efecto de los campos de baja frecuencia y baja intensidad

para aliviar el dolor han proporcionado resultados aparentemente satis-

factorios (por ejemplo ver Annals of Surgery March 2012 - Volume

255 - Issue 3 - p 457ndash467) Otras referencias indican que esta terapia

pudiera resultar uacutetil para aliviar el dolor en el tratamiento de la osteoar-

tritis de la rodilla y la cervical en dolores persistentes en el cuello y en

170

el tratamiento de mujeres con dolores croacutenicos en la pelvis Sin embar-

go en otros casos como el de la artritis en el hombro no se han obser-

vado mejoriacuteas Los tratamientos en animales parecen ser menos efecti-

vos que en las personas aunque no nulos

Una posible explicacioacuten (no demostrada) para este comportamiento

seriacutea considerar que el tratamiento electromagneacutetico es capaz de afectar

la produccioacuten de sustancias quiacutemicas endoacutegenas ie generadas por el

organismo capaces de regular la transmisioacuten del dolor A mediados de

la deacutecada de 1970 se demostroacute que muchas fibras que inhiben la trans-

misioacuten del dolor en la meacutedula espinal liberan un neurotransmisor de-

nominado encefalina y que algunas aacutereas del cerebro que procesan los

mensajes de dolor producen otras sustancias quiacutemicas inhibidoras lla-

madas endorfinas

Las investigaciones que se llevan a cabo en la actualidad en otros

campos sobre los mecanismos del dolor involucran gran cantidad de

ensayos cliacutenicos y miles de pacientes Por ejemplo se ha sugerido

cierta relacioacuten entre la acupuntura y la liberacioacuten de endorfinas en el

organismo y algunos neurofisioacutelogos opinan que las agujas podriacutean

desencadenar la liberacioacuten de estas sustancias -lo que tampoco ha sido

demostrado- Un meta-anaacutelisis estadiacutestico que resume los resultados

de muchos ensayos cliacutenicos previos titulado ldquoAcupuncture Treatment

for Pain Systematic Review of Randomised Clinical Trials with Acu-

puncture Placebo Acupuncture and No Acupuncture Groupsrdquo publi-

cado en el British Medical Journal (BMJ 2009 338 a3115) arrojoacute las

siguientes conclusiones en una poblacioacuten total de 3 025 sujetos al com-

parar los resultados de la acupuntura contra un placebo ldquohellipse encontroacute

un pequentildeo efecto analgeacutesico que aparentemente posee poca relevancia

cliacutenica y no puede ser claramente separado de la predisposicioacuten de los

practicantesrdquo -el meacutetodo doble ciego no se aplicoacute en ninguacuten caso- ldquoNo

estaacute claro si las agujas en los puntos de acupuntura o en cualquier sitio

reducen el dolor de manera independiente del impacto psicoloacutegico del

ritual del tratamientordquo

No fue posible encontrar estudios similares al anterior empleando

campos electromagneacuteticos en vez de agujas Por otra parte como se

dijo antes muchos ensayos cliacutenicos no toman en cuenta la remisioacuten

espontaacutenea de los siacutentomas que tiene lugar en muchas dolencias tam-

poco consideran el efecto placebo Este uacuteltimo consiste en que no po-

cas personas alegan sentir mejoriacutea cuando se someten a alguacuten proce-

dimiento ineficaz o se les suministra alguna sustancia inerte -el place-

bo- bajo la falsa pretensioacuten de ser un medicamento que aliviaraacute su do-

lencia (ver capiacutetulo 8)

iquestSon dantildeinos los campos magneacuteticos

Fuentes natural y artificial Vivimos sumergidos en un mar de ondas electromagneacuteticas de baja

intensidad que barren un amplio espectro de frecuencias Ondas de la

frecuencia de la red comercial de radio televisioacuten y microondas

atraviesan nuestros cuerpos continuamente todos los diacuteas y cada

segundo de cada diacutea mientras comemos dormimos nos bantildeamos o

nos sentamos frente al televisor Estas ondas son generadas por las

redes o tendidos eleacutectricos los radares las redes de comunicacioacuten de

todo tipo y algunos equipos industriales o del hogar como los televi-

sores los hornos de microondas las cocinas de induccioacuten y los teleacute-

fonos celulares Pero hay una gran diferencia entre los efectos causa-

dos por la radiacioacuten de alta intensidad y la de baja intensidad A partir

de cierta intensidad la radiacioacuten puede llegar a ser muy dantildeina por

debajo de cierto valor resulta totalmente inocua De aquiacute que cuando

se habla de los efectos de la radiacioacuten electromagneacutetica resulta indis-

pensable establecer con suma precisioacuten los liacutemites de intensidad y el

intervalo de frecuencias de que se habla

La radiacioacuten proveniente de fuentes naturales es de muy baja in-

tensidad mucho menor que la generada por las fuentes creadas por el

hombre En la superficie terrestre en el intervalo de 1 MHz a 10

GHz su intensidad es menor de 000001 wattm2 La proveniente de

fuentes artificiales se puede originar tanto en la comunidad como en

las viviendas o los puestos de trabajo

En la comunidad

La mayor parte de esta radiacioacuten se origina en las antenas emisoras de

radio TV y otros equipos de telecomunicaciones Su valor es en

promedio inferior a la que proviene de los aparatos de radio o televi-

sioacuten en el hogar Seguacuten estudios realizados los niveles promedio de

radiacioacuten en las grandes ciudades se situacutea en torno a los 000005

wm2 y solo 1 de la poblacioacuten se halla expuesto a intensidades 172

superiores a 01 wm2 Obviamente en las locaciones ubicadas en las

inmediaciones de transmisores de gran potencia o sistemas de radar

se pueden registrar niveles maacutes elevados

En las viviendas

Aquiacute las fuentes de radiacioacuten incluyen los hornos de microondas las

cocinas de induccioacuten los teleacutefonos moacuteviles y celulares los dispositi-

vos de alarma antirrobo y los televisores Los hornos de microondas

que en principio podriacutean originar niveles de radiofrecuencias muy

elevados estaacuten sujetos a normas estrictas que limitan las fugas de

radiacioacuten No ocurre asiacute con las cocinas de induccioacuten para las que no

existen normas internacionales a pesar de son capaces de dispersar

niveles importantes de radiacioacuten en todas direcciones Con la excep-

cioacuten de las cocinas de induccioacuten el nivel baacutesico de radiacioacuten de los

aparatos electrodomeacutesticos es bajo en general de unas cuantas dece-

nas de microwatt por metro cuadrado (μwm2)

Puesto de trabajo

Existen procesos industriales que utilizan radiacioacuten electromagneacutetica

de gran intensidad como por ejemplo los calentadores dieleacutectricos

empleados para laminacioacuten de maderas y sellado de plaacutesticos los

calentadores por corrientes de induccioacuten los hornos de microondas

para uso industrial los equipos de diatermia para tratar el dolor y los

aparatos de electrocirugiacutea para cortar y soldar tejidos Siempre existe

la posibilidad de que el personal que trabaja con esos sistemas sufra

una exposicioacuten excesiva especialmente en las actividades relaciona-

das con el calentamiento o sellado industrial mediante radiofrecuen-

cias o con el manejo de unidades de diatermia La intensidad de la

radiacioacuten en las proximidades del equipo utilizado puede ser superior

a varias decenas de wattm2

Efecto bioloacutegico

A diferencia de la radiacioacuten UV que causa la fotodegradacioacuten de la

piel o los rayos X y gamma capaces de ionizar aacutetomos y moleacuteculas

las microondas no causan ionizacioacuten Es por eso que durante mucho

tiempo ha existido la creencia de que solo son perjudiciales en inten-

sidades muy elevadas produciendo quemaduras cataratas o esterili-

dad temporal Sin embargo con la proliferacioacuten de dispositivos que al

funcionar generan este tipo de radiacioacuten cada diacutea hay maacutes personas

preocupadas por estudiar de manera rigurosa las posibles consecuen-

cias de una exposicioacuten prolongada a baja intensidad

Se produce un efecto bioloacutegico cuando la exposicioacuten a la radia-

cioacuten origina alguacuten cambio fisioloacutegico perceptible o detectable en

animales o vegetales El efecto puede ser perjudicial para la salud o

no Seraacute perjudicial cuando sobrepase la capacidad normal de com-

pensacioacuten del organismo y deacute origen a alguacuten proceso patoloacutegico

Aunque ocurra alguacuten efecto bioloacutegico este puede ser inocuo e inclu-

so beneacutefico Asiacute como se comentoacute anteriormente la produccioacuten de

vitamina D por el organismo en respuesta a la radiacioacuten solar en la

piel es provechosa Tambieacuten lo es el incremento del riego sanguiacuteneo

cutaacuteneo en respuesta a un ligero calentamiento producido por la luz

solar directa que proporciona una sensacioacuten caacutelida en un diacutea friacuteo Sin

embargo otros efectos como las quemaduras solares o la fotodegra-

dacioacuten y el caacutencer de piel resultan perjudiciales

Investigacioacuten cliacutenica

Se han realizado un gran nuacutemero de estudios acerca de la exposicioacuten de

las personas a la radiacioacuten electromagneacutetica Tratan principalmente

sobre la incidencia en el caacutencer de nintildeos y adultos ya que en ocasiones

algunos investigadores han encontrado correlaciones que sugieren un

incremento del riesgo de contraer leucemia en trabajadores expuestos a

niveles altos Sin embargo no se ha encontrado esta correlacioacuten en

estudios posteriores aunque los trabajadores hayan sido expuestos a

muy altos niveles de radiacioacuten y existen dudas de si los resultados an-

teriores se debiacutean efectivamente a los campos electromagneacuteticos o a

alguacuten otro agente como por ejemplo a la presencia de agentes quiacutemi-

cos tambieacuten relacionados con el trabajo de los obreros

Tampoco se han encontrado evidencias decisivas en investigaciones

epidemioloacutegicas realizadas en sectores residenciales para detectar la

posible influencia de los campos electromagneacuteticos en la incidencia de

caacutencer en los nintildeos Estas investigaciones son muy complejas Deben

tomar en cuenta paraacutemetros como la distancia de la vivienda hasta las

liacuteneas de alta tensioacuten y la presencia de otros emisores en las cercaniacuteas

incluyendo los equipos electrodomeacutesticos

La consecuencia maacutes importante de la exposicioacuten a la radiacioacuten

con frecuencias superiores a 1 MHz y menores de 10 GHz es el ca-

lentamiento que causa en los tejidos al desplazar iones y moleacuteculas a

traveacutes del medio que los rodea Incluso a niveles muy bajos de inten-

sidad la energiacutea de las radiofrecuencias produce pequentildeas cantidades

de calor que son absorbidas por los procesos termorreguladores nor-

males del organismo sin que el individuo lo perciba Si la fuente de

radiacioacuten es intensa y amplia puede hacer que aumente la temperatu-

ra del cuerpo el flujo sanguiacuteneo y la sudoracioacuten

Resultados experimentales muestran que la exposicioacuten a la radia-

cioacuten de intensidad que no llega a producir calentamiento puede alterar

la actividad eleacutectrica del cerebro en gatos y conejos al modificar la

movilidad de los iones Este efecto se ha verificado en tejidos y ceacutelu-

las aisladas Otros estudios sugieren que la accioacuten de la radiacioacuten

cambia el ritmo de proliferacioacuten de las ceacutelulas altera la actividad de

ciertas enzimas o afecta al ADN celular Sin embargo esos efectos no

estaacuten totalmente demostrados ni sus consecuencias para la salud

humana se conocen lo suficiente como para restringir por ese motivo

los liacutemites permisibles de exposicioacuten por debajo de los ya existentes

Un artiacuteculo resumen de la literatura publicado por DA McNamee y

colaboradores sobre los efectos cardiovasculares de los campos elec-

tromagneacuteticos de baja frecuencia en el International Archives of Occu-

pational and Environmental Health en 2009 concluye lo siguiente ldquoLos

efectos de la exposicioacuten a los campos electromagneacuteticos de frecuencia

extremadamente baja sobre los paraacutemetros cardiovasculareshellip estaacuten

indeterminadosrdquo

Estudios epidemioloacutegicos han analizado los valores de la radiacioacuten

en los lugares de trabajo y su efecto sobre las variaciones en la frecuen-

cia cardiacuteaca para tratar de predecir ciertas patologiacuteas cardiovasculares

Otros estudios de laboratorio se han enfocado en indicadores macrocir-

culatorios como la frecuencia del pulso variabilidad y presioacuten sanguiacute-

nea Sin embargo los intentos de reproducir los resultados de estos

estudios no han sido exitosos el disentildeo de los experimentos la pequentildea

cantidad de sujetos y las variables confusas han obstaculizado el pro-

greso hasta el momento

179

Teleacutefono celular y caacutencer

En 2009 el Instituto del Caacutencer de la Universidad de Pittsburg emitioacute

un comunicado alertando sobre los teleacutefonos celulares y su posible

relacioacuten con el caacutencer del cerebro Entre las 10 medidas propuestas la

principal aconseja evitar al maacuteximo su uso por los nintildeos quienes se

consideran especialmente vulnerables por poseer un cerebro en desarro-

llo auacuten no formado totalmente

Firmado por un Comiteacute Internacional de Expertos el comunicado no

afirma que existan evidencias categoacutericas de que los celulares son peli-

grosos para nintildeos o adultos sino que hay indicios que sugieren la con-

veniencia de limitar su uso hasta que se alcancen conclusiones definiti-

vas al respecto Otras recomendaciones del Comiteacute son alejar el celular

mientras se duerme (dirigido principalmente a las gestantes) no usarlo

en autobuses u otros lugares donde numerosas personas puedan ser

expuestas a las radiaciones y no entablar conversaciones prolongadas

Las recomendaciones son igualmente vaacutelidas para cualquier teleacutefono

moacutevil o inalaacutembrico Autoridades de la India Francia e Inglaterra tam-

bieacuten hicieron suyas la advertencia relativa a los nintildeos emitiendo alertas

al respecto

El tema de los celulares y el caacutencer ha sido muy debatido desde sus

mismos inicios pues aunque el celular transmite a muy baja intensidad

la cercaniacutea de la antena emisora a la cabeza hace que el usuario absorba

cantidades significativas de radiacioacuten en una regioacuten muy sensible de su

cuerpo

Ya en mayo de 1993 David Reynard de La Florida establecioacute una

demanda contra la NEC Corporation argumentando que el tumor cere-

bral de su esposa fue causado por las radiaciones de su celular El caso

fue desestimado en los tribunales por falta de evidencias En otro litigio

en el 2000 el doctor Chris Newman neuroacutelogo de Baltimore demandoacute

a varias compantildeiacuteas de teleacutefonos convencido de que su haacutebito de usar el

celular durante 9 antildeos causoacute el caacutencer en su cerebro Seguacuten los meacutedicos

de Newman el tumor se localizoacute ldquoen la posicioacuten anatoacutemica exacta don-

de la radiacioacuten del teleacutefono incidiacutea sobre su craacuteneordquo La demanda fue

finalmente rechazada por una corte de apelaciones en 2003 tambieacuten

por falta de evidencias

De las investigaciones publicadas sobre el tema la maacutes completa

aparecioacute en 2006 en el Journal of the National Cancer Institute de

Estados Unidos Se analizaron 420 000 usuarios daneses sin encontrar

un incremento del riesgo de caacutencer Miles de ellos habiacutean utilizado el

celular por maacutes de 10 antildeos Un estudio similar publicado ese antildeo en la

Universidad de Utah referido en este caso a varios miles de pacientes

con tumores en el cerebro aportoacute iguales resultados Otro estudio fran-

ceacutes de 2007 llegoacute a la misma conclusioacuten aunque en este caso se sentildealoacute

la ldquoposibilidad de un incremento de riesgo entre los usuarios maacutes adic-

tosrdquo pendiente de verificar en investigaciones posteriores Y en cuanto

a si es cierto o no que los nintildeos absorben maacutes radiacioacuten en el cerebro

que los adultos en un amplio resumen publicado en 2005 solo aparecen

3 investigaciones reportando una mayor absorcioacuten en cabezas peque-

ntildeas mientras que en otras 10 no se encontraron diferencias entre adul-

tos y nintildeos

De hecho hasta el momento el uacutenico problema de salud que puede

asociarse al uso de estos teleacutefonos es el incremento de accidentes de

traacutensito causados por la distraccioacuten de los choferes que los usan y con-

ducen a la vez No obstante hay quienes no se arriesgan y se atienen a

aquello de lsquomaacutes vale precaverrsquo Devra Lee Davis directora del Centro

de Oncologiacutea Ambiental de la Universidad de Pittsburg una de las

promotoras del alerta sobre los celulares y los nintildeos ha expresado su

punto de vista al respecto ldquoEl problema consiste en si usted desea o no

jugar a la ruleta rusa con su cerebro No seacute si los celulares son peligro-

sos Pero tampoco seacute que sean totalmente segurosrdquo

Normas de seguridad

Existen normas internacionales para garantizar que los equipos emiso-

res de radiofrecuencias no dantildeen a las personas y que su uso no interfie-

ra con el de otros equipos

La Comisioacuten Internacional de Proteccioacuten contra las Radiaciones No

Ionizantes (International Comission on Non Ionizing Radiation Protec-

tion ICNIRP) organizacioacuten no gubernamental reconocida por la Orga-

nizacioacuten Mundial de la Salud ha establecido liacutemites admisibles para la

exposicioacuten a campos de radiofrecuencias Las directrices de la ICNIRP

se prepararon sobre la base del examen colegiado de todas las publica-

ciones cientiacuteficas incluidas las relativas a los efectos teacutermicos y no

teacutermicos Las normas se cimentan en la evaluacioacuten de los efectos bioloacute-

gicos que tienen consecuencias demostradas para la salud y estaacuten suje-

tas a cambios a medida que avanza la investigacioacuten y el conocimiento

sobre estos temas Los niveles de radiacioacuten observados normalmente en

el entorno habitual se encuentran actualmente muy por debajo de los

liacutemites admisibles de radiacioacuten de la ICNIRP

Los niveles seguros de exposicioacuten a la radiacioacuten electromagneacutetica

tambieacuten se encuentran reglamentados por normas nacionales en la ma-

yoriacutea de los paiacuteses La profundidad de penetracioacuten de la radiacioacuten en el

tejido depende de la frecuencia y es mayor para las frecuencias maacutes

bajas por lo que los niveles de exposicioacuten permisibles variacutean mucho

con la frecuencia Para 50 y 60 Hz las recomendaciones a exposiciones

de corta duracioacuten variacutean entre 10-30 kVm para los campos eleacutectricos y

1-5 mT para los magneacuteticos Para exposiciones de larga duracioacuten (24

horas) los valores liacutemites permisibles son mucho menores de 5-10

kVm y 01- 05 mT (Documento NTP 234 del Instituto de Seguridad e

Higiene del Trabajo Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales Espantildea

en httpwwwmtasesinshtindexhtm)

Si la persona es sometida a valores muy intensos de radiacioacuten se

pueden producir dolores de cabeza naacuteuseas atontamiento y even-

tualmente un colapso circulatorio y la peacuterdida de la termorregulacioacuten

del cuerpo llegando a ser fatal en casos extremos

La absorcioacuten de energiacutea se determina como un coeficiente de ab-

sorcioacuten especiacutefica en una masa tisular especiacutefica se mide en watt por

kilogramo (wkg) Para que se produzcan efectos perjudiciales se

requiere un coeficiente de absorcioacuten igual o mayor a 4 wkg Esos

niveles de energiacutea se pueden encontrar a la distancia de algunas dece-

nas de metros de antenas potentes de frecuencia modulada pero que

usualmente estaacuten situadas en zonas inaccesibles en el extremo de

altas torres No obstante las personas que trabajan en los sectores de

la radiodifusioacuten transporte y comunicaciones pueden estar expuestas

a campos de intensidad elevada cuando realizan su actividad muy

cerca de antenas transmisoras y sistemas de radar

Un importante subgrupo de esos trabajadores es el personal mili-

tar En la mayoriacutea de los paiacuteses el uso para fines civiles y militares de

los campos de radiofrecuencias estaacute sujeto a normativas muy estric-

tas

Si la radiacioacuten no estaacute distribuida uniformemente en todo el cuer-

po puede ocasionar elevaciones locales de la temperatura Algunas

zonas como por ejemplo el cerebro son maacutes sensibles que otras El 178

aumento local de la temperatura en los tejidos cerebrales puede dar

origen a respuestas bioloacutegicas inapropiadas el calentamiento excesi-

vo del globo ocular puede llegar a causar la opacidad del cristalino

Cuando la frecuencia se encuentra por encima de 10 GHz la absor-

cioacuten de la radiacioacuten solo tiene lugar en la superficie de la piel y en la

coacuternea Para que la exposicioacuten a frecuencias de maacutes de 10 GHz pro-

duzca efectos perjudiciales para la salud como cataratas oculares y

quemaduras cutaacuteneas se requieren densidades de potencia superiores

a 1 000 wm2 Estas potencias no se presentan en la vida diaria y solo

tienen lugar en las inmediaciones de radares potentes Las normas

internacionales de seguridad prohiacuteben la presencia humana en esas

zonas

La radiacioacuten electromagneacutetica pulsante interacciona con los teji-

dos de forma algo diferente a la radiacioacuten continua Puede originar

sensaciones auditivas probablemente a causa de la raacutepida expansioacuten

termoelaacutestica del cerebro y a la creacioacuten de una onda de sonido den-

tro de la cabeza

La radiacioacuten de frecuencia inferior a 1 MHz induce principalmen-

te cargas y corrientes eleacutectricas que pueden estimular las ceacutelulas en

diversos tejidos nerviosos o musculares

Las corrientes eleacutectricas se encuentran presentes en el organismo

como parte normal de las reacciones quiacutemicas propias de la vida Si

los campos de radiofrecuencias inducen corrientes que excedan signi-

ficativamente ese nivel de base en el organismo es posible que se

produzcan efectos perjudiciales para la salud Se han propuesto diver-

sos mecanismos para explicar los posibles efectos de la radiacioacuten en

los tejidos pero hasta el momento esas propuestas no resisten el es-

crutinio cientiacutefico

179

CAPIacuteTULO 8

PLACEBO Y PSEUDOCIENCIA

Efecto placebo

El placebo es cualquier sustancia inerte que se utiliza en algunos ensa-

yos cliacutenicos en vez del medicamento o terapia activa Un grupo de pa-

cientes recibe la terapia y otro (grupo de control) recibe el placebo Es

un hecho ampliamente conocido que una cantidad significante de pa-

cientes del grupo de control alegaraacute sentirse mejor (efecto placebo)

Fue descubierto por el anestesioacutelogo norteamericano Henry Knowles

Beecher en 1955 quien al realizar un estudio en 1000 pacientes encon-

troacute mejoriacutea en 35 de los que recibieron el placebo El efecto contra-

rio el nocebo mucho menos estudiado que el placebo consiste en que

aunque el faacutermaco o procedimiento aplicado sea inerte o carezca de

efectividad hay casos donde se presentan consecuencias dantildeinas o des-

agradables muy reales a nivel bioquiacutemico fisioloacutegico emocional y

cognitivo

Seguacuten el Dr Morton Tavel de la Escuela de Medicina de la Univer-

sidad de Indiana en Indianaacutepolis ldquoEl efecto placebo se define como

cualquier mejora de los siacutentomas o indicios tras una intervencioacuten fiacutesi-

camente inerte Sus efectos son especialmente intensos en el alivio de

siacutentomas subjetivos tales como el dolor la fatiga y la depresioacuten Pre-

sente en un intervalo variable en todos los encuentros terapeacuteuticos se

intensifica por el contacto manual y una comunicacioacuten verbal cercana

entre quien aplica los cuidados y quien los recibe Asiacute puede usarse en

beneficio de los pacientes pero tambieacuten proporciona una viacutea ancha para

ldquosanadoresrdquo inescrupulosos de todo tipo (hellip) Mucho menos estudiado

el ldquoefecto nocebordquo define respuestas negativas a las intervenciones con

placebos Este uacuteltimo efecto puede llegar a ser muy intenso y posi-

blemente sea la causa de muchos trastornos a los que se atribuye un

origen psiacutequicordquo (The American Journal of Medicine (2014) 127 484-

488 Versioacuten en espantildeol en wwwgeocitieswsrationalisetica-

placebobueno-malo-feobueno-malo-feopdf )

Para evitar los posibles efectos de la sugestioacuten tanto del paciente

como de la persona que evaluacutea los resultados en la actualidad los ensa-

yos cliacutenicos rigurosos se realizan de forma aleatoria a la ciega o doble

ciegos La idea baacutesica es que los tratamientos son asignados al azar a

los sujetos de investigacioacuten con el fin de que los diferentes grupos sean

equivalentes desde el punto de vista estadiacutestico En un ensayo a la cie-

ga los pacientes no saben si han recibido el faacutermaco activo o el placebo

en un estudio doble ciego quienes aplican el tratamiento tampoco lo

saben En algunos casos se considera incluso el estudio triple ciego

donde ademaacutes el investigador o el estadiacutestico que analiza los datos no

sabe a cuaacutel grupo pertenece cada paciente

Resultados experimentales recientes sugieren que muchas terapias

que alegan ldquosanarrdquo o curar alguna dolencia aunque carecen de eviden-

cia cientiacutefica lo que hacen en realidad es activar en el cerebro procesos

quiacutemicos capaces de tranquilizar al paciente y sedar el dolor

De esa manera la supuesta lsquoterapiarsquo proporciona un alivio pasajero

al sujeto o quizaacutes una breve sensacioacuten de bienestar similar a la que

producen algunos faacutermacos El mecanismo no funciona de la misma

forma en todas las personas y desde luego esas terapias podraacuten aliviar

el dolor pero seraacuten incapaces de curar realmente la enfermedad Esto

uacuteltimo representa un grave riesgo para la salud del paciente cuando la

dolencia es progresiva y no es identificada a tiempo a causa de la iluso-

ria terapia

En 2005 la revista cientiacutefica The Journal of Neuroscience (vol 25

No 34) reportoacute un estudio realizado aplicando teacutecnicas de la reciente

tomografiacutea de emisioacuten de positrones (TEP) y de formacioacuten de imaacutegenes

por resonancia magneacutetica (IRM) de forma conjunta (figura 81) Se

analizoacute el cerebro de 14 hombres joacutevenes sanos a los que se les inyectoacute

en la mandiacutebula una disolucioacuten salina concentrada muy dolorosa Las

edades oscilaban entre 20 y 30 antildeos para descartar el posible efecto de

dolores croacutenicos trastornos del estado de aacutenimo o variaciones hormo-

nales que tambieacuten pueden afectar el sistema de endorfinas Estas sus-

tancias son generadas por el propio organismo en respuesta a determi-

nados estiacutemulos externos Son capaces de unirse a los denominados

receptores μ-opiaacuteceos en el cerebro ceacutelulas nerviosas especializadas en

transformar sentildeales fisicoquiacutemicas a impulsos eleacutectricos para anular la

transmisioacuten de las sentildeales de dolor La heroiacutena morfina metadona y

otros narcoacuteticos calman el dolor actuando de manera similar

Figura 81 Imaacutegenes combinadas de Resonancia Magneacutetica IRM +

Tomografiacutea de emisioacuten de positrones TEP En el idioma original DA-

Cing dorsal anterior cingulate RACing rostral anterior cingulate

MPFC medial prefrontal cortex DLPFC dorso lateral prefrontal cor-

tex Nacc nucleus accumbens Tha medial thalamus Amy right amig-

dala Ins insular cortex En el recuadro superior a la derecha se muestra

un mapa de la distribucioacuten de receptores μ-opiodes en el cerebro The

Journal of Neuroscience August 24 2005 25(34)7754 ndash7762

Durante el proceso los cerebros de los voluntarios fueron escaneados

usando la TEP que permite detectar la actividad de los μ-opioides en-

doacutegenos en el cerebro Esta teacutecnica utiliza pequentildeas dosis de carfenta-

nil un producto unido a un isoacutetopo de carbono radiactivo de corto pe-

riacuteodo de desintegracioacuten que al desintegrarse libera partiacuteculas subatoacutemi-

cas conocidas como positrones y rayos gamma Estos uacuteltimos se detec-

tan con un escaacutener y se registran digitalmente El carfentanil compite

con los μ-opioides para ocupar un lugar en los receptores de las ceacutelulas

nerviosas Mientras maacutes deacutebil sea la actividad del carfentanil y la co-

rrespondiente sentildeal positroacutenica en una regioacuten del cerebro mayor seraacute la

actividad de los μ-opiaacuteceos y viceversa lo que permite obtener la ima-

gen de lo que sucede en el cerebro

Una vez inyectada la disolucioacuten salina a los voluntarios se les su-

ministroacute cada 4 minutos una inyeccioacuten intravenosa de un supuesto cal-

mante -en realidad un placebo inerte- dicieacutendoles que podriacutea aliviarles

el dolor y se les pidioacute que cada 15 segundos calificaran la intensidad de

sus sensaciones dolorosas en una escala de 0 a 100 A continuacioacuten se

incrementoacute lentamente la concentracioacuten inyectada en la mandiacutebula con

el fin de mantener a los participantes con un mismo iacutendice de dolor

mientras el escaneo proseguiacutea

Todos los sujetos mostraron un aumento de la activacioacuten de su sis-

tema de endorfinas despueacutes de que se les administroacute el placebo La

cantidad de disolucioacuten salina adicional que se necesitoacute para mantener la

misma sensacioacuten de dolor fue en aumento indicando claramente una

reduccioacuten en la sensibilidad al dolor de la que el sujeto no teniacutea cono-

cimiento

Las imaacutegenes obtenidas por IMR del cerebro de los voluntarios se

compararon con sus sensaciones de dolor y con las imaacutegenes TEP lo-

graacutendose determinar con precisioacuten cuaacuteles fueron las regiones del cere-

bro que se activaron durante el experimento y en queacute momento lo hi-

cieron La figura 81 se compuso utilizando ambas teacutecnicas de escaneo

(IRM y TEP) la parte superior muestra la accioacuten de los μ-opioides

cuando los voluntarios experimentaban dolor mientras que en la infe-

rior aparece lo que ocurrioacute cuando pensaban que estaban recibiendo el

calmante (en realidad el placebo inerte) La actividad cerebral reflejoacute

perfectamente los cambios en la intensidad del dolor que los participan-

tes dijeron sentir

Estudios previos ya habiacutean demostrado que el cerebro reacciona li-

berando endorfinas cuando las personas reciben alguacuten tratamiento si-

mulado contra el dolor El fenoacutemeno (efecto placebo) es bien conocido

desde los antildeos 50 y es forzoso tomarlo en cuenta al realizar ensayos

183

cliacutenicos con nuevas terapias o medicamentos Sin embargo el estudio

realizado en Michigan es el primero en asociar el efecto placebo a un

mecanismo quiacutemico especiacutefico en el cerebro Y proporciona una posi-

ble explicacioacuten soacutelidamente argumentada a la pregunta de por queacute

tantas personas alegan recibir alivio de terapias y remedios que no apor-

tan alguacuten beneficio fiacutesico real ldquoHemos podido comprobar que el siste-

ma de endorfinas de los sujetos analizados se activoacute en las esferas del

cerebro relacionadas con el dolor y que ocurrioacute un aumento de la acti-

vidad cuando se les dijo que estaban recibiendo un supuesto calmante

Cuando eso ocurrioacute ellos dijeron sentir menos dolor La relacioacuten mente-

cuerpo es muy clarardquo (Zubieta et al 2005)

No todos mostraron similar sensibilidad al placebo Nueve de los

participantes fueron clasificados como de alta respuesta al placebo ya

que habiacutea maacutes de 20 de diferencia entre los resultados con y sin pla-

cebo en otras palabras el efecto placebo era fuerte Los otros cinco

fueron clasificados como de baja respuesta

Obviamente se necesitaraacuten muchos maacutes experimentos con diversas

condiciones y sujetos para tener una visioacuten completa del fenoacutemeno

Pero estos resultados indican de forma incontrovertible que la sugestioacuten

juega un papel primordial en las pseudoterapias que carecen de una

soacutelida base experimental El solo hecho de que el sujeto crea que se estaacute

aplicando una cura efectiva es suficiente para activar el mecanismo de

los μ-opioides y hacer que este se sienta mejor El experimento tambieacuten

explica por queacute estos procedimientos no funcionan de la misma manera

en todas las personas

Maacutes recientemente en octubre de 2009 la revista Science publicoacute

un reporte del departamento de Neurociencias de la Universidad Meacutedi-

ca de Hamburgo en el que describiacutea los resultados de un estudio me-

diante resonancia magneacutetica funcional de alta resolucioacuten (Figura 82)

Su objetivo era comprobar la hipoacutetesis de que las respuestas asociadas a

las estimulaciones dolorosas que afectan los niveles de oxiacutegeno en la

sangre de la meacutedula cervical humana se reducen con la aplicacioacuten de un

placebo Como resultado se encontroacute que el nivel de oxiacutegeno en la

sangre en el grupo de ensayo se redujo significativamente en compara-

cioacuten con el grupo de control Los autores consideran que este resultado

abre nuevas viacuteas para confirmar la efectividad de diferentes tratamien-

tos en diversos tipos de dolor incluyendo el croacutenico

184

Figura 82 Estudio del efecto placebo en imaacutegenes de

RMN de la espina dorsal (Science vol 326 p404 2009)

La cienciahellip y lo que no lo es

Los resultados cientiacuteficos no siempre son ciento por ciento co-

rrectos La ciencia avanza por aproximaciones a la realidad y la

gran mayoriacutea de las veces los resultados de cualquier investiga-

cioacuten son perfectibles En ocasiones ocurre que alguacuten experimen-

to realizado aparentemente con todas las exigencias del caso

proporciona resultados que no pueden ser reproducidos por otros

La mayoriacutea de las veces es porque se obvioacute algo que no se podiacutea

obviar Y en unos pocos casos se comete fraude a sabiendas No

son muchos pero los hay de todo hay en la vintildea del Sentildeor como

dice el dicho En cualquier caso el falso resultado se desecha y

el avance hacia nuevos conocimientos continuacutea sin mayores con-

tratiempos

En esta seccioacuten se analizan brevemente otros lsquoestudiosrsquo que

en realidad no corresponden a resultados cientiacuteficos No son

aproximaciones a la realidad pues se reducen a exponer afirma-

ciones ilusorias sin evidencias experimentales que las corrobo-

ren No es tarea de la ciencia demostrar que tales aseveraciones

son erroacuteneas La responsabilidad de mostrar evidencias corres-

ponde a quien propone lo novedoso no al resto del mundo como

a veces algunos ponentes piensan acerca de sus proposiciones

En la ciencia cada afirmacioacuten debe estar sustentada por la

evidencia experimental rigurosa las afirmaciones no basadas en

evidencias no pueden catalogarse como ciencia Cuando contra

viento y marea algunos tratan de dar explicacioacuten a proposiciones

no demostradas no es raro que a falta de explicacioacuten cientiacutefica

deriven hacia la preacutedica de alguacuten tipo de magia miacutestica a veces

disimulada a veces patente tratando de presentarla como cien-

cia Para ello mezclan palabras de la jerga cientiacutefica al azar sin

venir al caso inventadas a veces y sin un sentido concreto que

refleje la realidad de lo que se desea describir

Aseveraciones de este tipo son por ejemplo que las piraacutemi-

des concentran los campos magneacuteticos (aparecioacute en un perioacutedico

nacional en la paacutegina de informacioacuten meacutedica) que la cercaniacutea a

las redes eleacutectricas comerciales produce dolores de cabeza y que

si usted le coloca una antena a una piraacutemide y se mete dentro

recibiraacute una energiacutea beneficiosa del cosmos (ambas aseveracio-

nes publicadas nada menos que en revistas meacutedicas que preferi-

mos no citar)

Hay pseudociencias que se lsquomodernizanrsquo

Hoy diacutea en pleno siglo XXI es posible encontrar personas que sin ser

meacutedicos alegan haber descubierto lsquosistemas curativosrsquo y creado ins-

trumentos y softwares que permiten diagnosticar automaacuteticamente mu-

chas enfermedades pues las afirmaciones ilusorias usualmente se van

adaptando al avance de la ciencia aunque sin perder su caraacutecter fanta-

sioso

Tambieacuten se imparten cursos internacionales de unos pocos diacuteas de

duracioacuten en los que alguacuten lsquoinspiradorsquo garantiza que sin ser tener otros

conocimientos de medicina usted puede aprender a diagnosticar mu-

chas enfermedades utilizando esos instrumentos (iquestPara queacute entonces

hace falta un meacutedico o estudiar medicina varios antildeos) Estas asevera-

ciones constituyen una abierta incitacioacuten al intrusismo y a perjudicar a

los incautos mediante falsos diagnoacutesticos

A veces tanto los sistemas curativos como los instrumentos promo-

vidos no son maacutes que plagios de meacutetodos ya descalificados con anterio-

ridad Un ejemplo muy ilustrativo es el sistema de electrodiagnoacutestico de

Reinhold Voll un meacutedico alemaacuten que se dedicaba a la acupuntura en la

deacutecada de los 50 del siglo pasado En 1958 Voll combinoacute arbitraria-

mente la acupuntura con mediciones de la conductividad eleacutectrica en la

piel y supuestos lsquocanales energeacuteticosrsquo inexistentes para crear su primer

instrumento de diagnoacutestico el Dermatroacuten que se muestra en la figura

83(A) El instrumento incluiacutea una punta de prueba que se aplicaba en la

piel e indicadores de aguja -la tecnologiacutea accesible en la eacutepoca- para

medir corrientes y voltajes asociando ilusoriamente los resultados de

las mediciones en los puntos de acupuntura a diversas enfermedades

186

En la actualidad estaacute perfectamente claro que independientemente

de que no hay justificacioacuten para esos procedimientos el resultado de las

mediciones de Voll depende de factores totalmente ajenos a sus postu-

lados como por ejemplo la fuerza con que se aplica la punta de prueba

o el grado de humedad de la piel en el momento de la medicioacuten

Con posterioridad aparecieron muchos imitadores y equipos de todo

tipo En la figura 83 (B) se muestra uno de estos equipos adaptado a

las teacutecnicas modernas de medicioacuten Los antiguos indicadores de aguja

han sido sustituidos por una computadora y un software que supuesta-

mente diagnostica la enfermedad de forma automaacutetica A pesar de la

nueva indumentaria la falta de fundamento cientiacutefico es exactamente la

misma de hace casi 60 antildeos

Figura 83 Equipo de electrodiagnoacutestico de Voll (a) Mo-

delo original b) Modelo actualizado por alguno de sus

imitadores La ausencia de fundamento cientiacutefico es la

misma en ambos casos

Hace mucho que el meacutetodo de Voll fue declarado fraudulento en Es-

tados Unidos En un artiacuteculo que se puede consultar en

wwwquackwatchcom01QuackeryRelatedTopicselectrohtml

Stephen Barret (2012) expresa ldquoLos dispositivos descritos (hellip) se

usan para diagnosticar problemas de salud inexistentes seleccionar

tratamientos inapropiados y defraudar a las compantildeiacuteas de seguros Los

practicantes que los usan son o ilusorios o deshonestos o ambas cosas

Estos dispositivos debieran ser confiscados y los practicantes que los

usan llevados a juicio Si usted se encuentra con uno de estos dispositi-

vos por favor repoacutertelo al fiscal general del estado a cualquier buroacute de

licencias a la FDA la FTC el FBI el lsquoBetter Bussines Bureaursquo o cual-

quier compantildeiacutea de seguros a la cual el practicante enviacutee los reclamos

que involucran el uso de este dispositivordquo

Las afirmaciones que pretenden ser cientiacuteficas pero que no lo son

realmente ya que no se derivan de experimentos o ensayos cliacutenicos

rigurosos y no han sido sometidas a la criacutetica internacional se califican

en lo general como pseudociencia

En toda pseudociencia es usual encontrar una sutil apropiacioacuten de

teacuterminos cientiacuteficos conocidos que designan de forma tergiversada

supuestos objetos o fenoacutemenos cuya existencia ni siquiera estaacute compro-

bada De esa manera se trata de dar apariencia cientiacutefica a lo que no lo

es presentando las creencias como si fueran evidencias Algunos pien-

san que este comportamiento engantildeoso no siempre se hace a propoacutesito o

conscientemente sino por desconocimiento acerca de la ciencia y su

metodologiacutea Sin embargo resulta muy dudoso tal derroche de ingenui-

dad cuando la mayoriacutea de las veces la praacutectica de esta lsquoterapiarsquo estaacute

asociada a un obvio aacutenimo de lucro Otras veces aunque no hay benefi-

cios econoacutemicos inmediatos el objetivo principal es intentar ganar pres-

tigio y reconocimiento social a como deacute lugar y con muy poco esfuerzo

Resulta praacutecticamente imposible encontrar a un pseudocientiacutefico ba-

sando sus afirmaciones en una revisioacuten bibliograacutefica de artiacuteculos cientiacute-

ficos publicados en revistas arbitradas Y si hay referencias son de cliacute-

nicas privadas de dudosa reputacioacuten o de sitios maacutegicos y esoteacutericos en

la WEB no respaldados por institucioacuten alguna

Cuando esas nociones erroacuteneas se popularizan en determinados

ciacuterculos se crea una especie de subcultura marginal pseudocientiacutefica

que pretende ser ciencia sin aplicar sus meacutetodos Dentro de estos ciacutercu-

los se llevan a cabo lsquocongresos cientiacuteficosrsquo que de ciencia nada tienen

se organizan cursos de postgrado e incluso se otorgan tiacutetulos Se crea asiacute

una especie de comedia de absurdos que lo seriacutea realmente si todo el

asunto no concluyera en perjuicio de los pacientes

En la Internet suelen aparecer reportes de personas que alegan haber

recibido dantildeos por sustituir la medicina convencional por alguna terapia

alternativa no demostrada Y dado el caraacutecter marginal de estos proce-

dimientos es posible inferir razonablemente que la mayoriacutea de estos

dantildeos queden sin registrar pues las estadiacutesticas pseudocientiacuteficas sim-

plemente no existen

iquestQueacute es la pseudociencia

En el Oxford American Dictionary aparece una definicioacuten breve y pre-

cisa Pseudociencia es cualquier conjunto de conocimientos meacutetodos

creencias o praacutecticas que alegando ser cientiacuteficas en realidad no se

rigen por el meacutetodo cientiacutefico La figura 84 muestra el esquema baacutesico

del meacutetodo cientiacutefico en las ciencias naturales y otras afines Cuando se

tiene nocioacuten de un determinado fenoacutemeno (observacioacuten) usualmente se

establece una suposicioacuten razonada acerca de por queacute ocurre y cuaacuteles son

sus causas (hipoacutetesis) Es necesario entonces repetir el fenoacutemeno (o

parte de eacutel) controladamente (experimentacioacuten) con el fin de evitar la

interferencia de agentes ajenos que afecten lo que se desea estudiar y

asiacute poder obtener valores numeacutericos confiables y reproducibles

Figura 84 Esquema del meacutetodo cientiacutefico

El vocablo controladamente tiene importancia primordial Es nece-

sario controlar todos los factores que pueden afectar el resultado para

llegar a conocer si lo que se supuso inicialmente es cierto o no ya que

alguacuten otro factor no tomado en cuenta podriacutea ser el responsable del

resultado observado (Y no se obtendriacutea un resultado confiable del ex-

perimento en cuestioacuten) Por otra parte si los resultados de un experi-

mento no son reproducibles en otros laboratorios por otros operadores

y utilizando otro instrumental no se podraacute afirmar absolutamente nada

de los resultados obtenidos Significa que el resultado particular obteni-

do fue si no erroacuteneo cuando maacutes casual Es un indicio de que el expe-

rimento no fue controlado lo suficiente y hubo factores ajenos no iden-

tificados que afectaron el resultado

Una vez que se tiene el resultado de un experimento -que puede

confirmar o negar la hipoacutetesis- es necesario buscar alguna explicacioacuten

189

racional apoyada en los conocimientos previos que se poseen (teoriacutea)

Y cuando se posee una teoriacutea a partir de esta siempre es posible tratar

de predecir lo que ocurriraacute en alguna otra situacioacuten parecida e idear

alguacuten otro experimento que serviraacute de comprobacioacuten al anterior y tam-

bieacuten a la teoriacutea -de ahiacute la flecha curva en el esquema de la figura 84-

De esta manera se establece una interaccioacuten continua entre teoriacutea y

experimento que constituye sin lugar a dudas el nuacutecleo esencial y fuer-

za motriz del meacutetodo cientiacutefico

Asociada a esta interaccioacuten hay todo un proceso de divulgacioacuten in-

ternacional de resultados a traveacutes de publicaciones en revistas cientiacutefi-

cas arbitradas criacuteticas errores y rectificaciones Y puede ocurrir que

teoriacuteas muy bien establecidas deban ser reformadas al detectarse alguacuten

nuevo fenoacutemeno que la teoriacutea existente no es capaz de explicar satisfac-

toriamente

Cuando la teoriacutea se hace suficientemente amplia y soacutelida cuando es

capaz de dar explicacioacuten a gran cantidad de fenoacutemenos y relaciones de

causa-efecto y tambieacuten de rebatir racionalmente cualquier criacutetica se

llega a la ley Las leyes tampoco son eternas Muchas veces se hace

necesario generalizarlas para lograr explicar fenoacutemenos no detectados

hasta el momento Hay muchiacutesimas leyes fiacutesicas quiacutemicas bioloacutegicas y

tambieacuten econoacutemicas y de otras ciencias todas provienen del proceso

que se acaba de describir

En realidad la afirmacioacuten anterior no se ajusta estrictamente a la

verdad pues en algunas ciencias es materialmente imposible llevar a

cabo experimentos controlados en relacioacuten con un fenoacutemeno determi-

nado Asiacute ocurre por ejemplo en la arqueologiacutea la geologiacutea la astro-

nomiacutea y en las ciencias sociales cuyos meacutetodos de anaacutelisis e investiga-

cioacuten no se ajustan exactamente al esquema de la figura 84 No obstante

en esos casos la observacioacuten precisa y reproducible sustituye al expe-

rimento y las teoriacuteas solo se consideran vaacutelidas cuando

a) Son capaces de asociar racionalmente muchos hechos en aparien-

cia independientes y b) Logran predecir la existencia de relaciones y

fenoacutemenos no detectados hasta el momento

En el campo de la medicina el meacutetodo cientiacutefico y los experimentos

van de la mano de los ensayos cliacutenicos La Organizacioacuten Panamericana

de la Salud oficina regional de la Organizacioacuten Mundial de la Salud

publicoacute en 2010 la versioacuten en espantildeol del libro divulgativo de libre ac-

ceso en la WEB lsquoCoacutemo se prueban los tratamientosrsquo dirigido tanto a

pacientes como al personal de salud Escrito en lenguaje popular

describe en forma amena una serie de conceptos baacutesicos referentes a los

ensayos cliacutenicos junto a los requerimientos miacutenimos que se deben cum-

plir para realizar cualquier investigacioacuten en el campo de la medicina

mostrando numerosos ejemplos reales para ilustrar sus aseveraciones

En algunos paiacuteses de Latinoameacuterica se ha comenzado a considerar

con mayor detenimiento la promocioacuten de la cultura cientiacutefica entre la

poblacioacuten En 2012 las sociedades cubanas de Matemaacutetica y Compu-

tacioacuten Fiacutesica y Quiacutemica a las que despueacutes se sumaron la de Bioinge-

nieriacutea y la de Oncologiacutea Radioterapia y Medicina Nuclear emitieron

una declaracioacuten enfatizando la necesidad de promover el meacutetodo cientiacute-

fico En una de sus partes aparece

ldquoLas sociedades cientiacuteficas firmantes sostenemos que aunque toda

persona puede utilizar los medios que estime convenientes para mejo-

rar su salud y bienestar las instituciones oficiales soacutelo deberiacutean patro-

cinar financiar invertir recursos del estado o respaldar de cualquier

forma la reproduccioacuten a escala social de conocimientos conductas y

haacutebitos si y soacutelo si se hace evidente que estaacuten basados en el meacutetodo

cientiacuteficordquo

La declaracioacuten se encuentra accesible en wwwscquhcu~scq decla-

racion_metodo_cientificopdf Tambieacuten en httpscielosld

cuscielophpscript=sci_arttextamppid=S0864-4662013000100010

iquestCoacutemo funciona la pseudociencia

La pseudociencia se las arregla para evadir la parte esencial del meacutetodo

cientiacutefico pasando directamente de la hipoacutetesis a alguacuten punto medio

entre la teoriacutea y la ley obviando el experimento Las suposiciones de

alguacuten lsquoinspiradorsquo o lsquoiluminadorsquo y sus seguidores se convierten asiacute en

lsquoleyesrsquo sin pasar por el fino tamiz de la criacutetica internacional y la inter-

accioacuten teoriacutea-experimento Pero estas suposiciones al hacer abundante

uso de la terminologiacutea cientiacutefica en sus descripciones pueden engantildear

faacutecilmente a cualquiera no familiarizado con el quehacer cientiacutefico (fi-

gura 85)

En el terreno de la pseudociencia la experimentacioacuten casi siempre se

omite a lo maacutes tiene caraacutecter anecdoacutetico y se toma alguna hipoacutetesis

como una verdad absoluta que no admite dudas ni impugnaciones Mu-

chas veces el lsquoiluminadorsquo de turno es alguien que no posee entrena-

miento en la ciencia y ni siquiera conoce la existencia del meacutetodo cien-

tiacutefico Y es frecuente que tome las criacuteticas a lsquosursquo meacutetodo -cualquiera

que este sea- como un ataque personal Quienes los critican se convier-

ten asiacute en lsquoagentes de las transnacionalesrsquo que quieren impedir la difu-

sioacuten de lsquoun procedimiento efectivo y de bajo costo que sirva para ayu-

dar a las multitudes de necesitados en el tercer mundorsquo

Figura 85 Esquema de la deformacioacuten pseudocientiacutefica

Cuando la pseudociencia pertenece al campo de la medicina muchas

veces el predicador de la terapia ni siquiera es meacutedico -lo que no parece

amilanar a sus entusiastas seguidores- El autor ha tenido la oportunidad

de conocer o leer escritos de geoacutegrafos fiacutesicos quiacutemicos ingenieros

profesores de secundaria periodistas veterinarios enfermeros psicoacutelo-

gos y filoacutesofos que pretenden ser especialistas con capacidad de diag-

nosticar o ser catedraacuteticos de temas meacutedicos sin poseer el correspon-

diente tiacutetulo universitario que los faculte para ello

Otras veces se llevan a cabo unos pocos experimentos mal disentildeados

y se propone una teoriacutea desligada del experimento Y cuando hay resul-

tados experimentales aparentemente favorables no son reproducibles

Una caracteriacutestica adicional es que quienes favorecen las terapias no

demostradas en muy raras ocasiones mencionan el efecto placebo para

ellos simplemente no existe

Como el motor de avance de la ciencia es precisamente la prueba y

el error la criacutetica y la interaccioacuten teoriacutea-experimento la pseudociencia

no tiene forma de avanzar Sus leyes y teoriacuteas estaacuten siempre dadas de

una vez y para siempre La tabla 81 resume algunas caracteriacutesticas que

pueden ayudar al lector a distinguir la pseudociencia de una verdadera

proposicioacuten cientiacutefica

TABLA 81

Comparacioacuten entre ciencia y pseudociencia

Ciencia Pseudociencia

1

Incluye resultados favorables y desfavorables Analiza argumen-tos a favor y en contra Es esceacutepti-ca Duda continuamente de sus propios logros

Solo toma en cuenta los resultados favorables Cierra los ojos a la evidencia contraria Es creacutedula No duda

2 La criacutetica es su forma normal de progresar

Cuando se la criacutetica usualmente sus promotores lo asumen como un ataque personal

3 La mayoriacutea de las referencias provienen de revistas internacio-nales arbitradas bien reconocidas

No hay referencias o provienen de libros congresos o incluso de revistas usualmente del mismo ciacuterculo pseudocientiacutefico

4 Utiliza conceptos y magnitudes bien definidas para describir y analizar los fenoacutemenos

Usa sus propios vagos conceptos mezclaacutendolos con conceptos de la ciencia

5 Siempre hay resultados experi-mentales reproducibilidad y esta-diacutesticas

Se satisface con ejemplos anecdoacute-ticos aislados Si hay experimen-tos estaacuten mal disentildeados

6

Trata de encontrar mecanismos que expliquen los hechos basaacuten-dose en los experimentos y el conocimiento cientiacutefico anterior

No propone mecanismos Cuando lo hace no se basa en el conoci-miento cientiacutefico previo sino que los inventa de la nada

7 No depende para nada de la opi-nioacuten de ldquopersonalidadesrdquo

Busca la aprobacioacuten de ldquopersona-lidadesrdquo individuales casi siempre ajenas al campo especiacutefico de que se trate

8

Los conceptos cambian y mejoran para ajustarse a los nuevos avan-ces con la contribucioacuten de mu-chos

Defiende ideas preconcebidas e invariables usualmente ldquodescu-biertasrdquo por una sola persona a veces con trasfondo religioso

9 Raacutepida difusioacuten y aplicacioacuten ma-siva de los nuevos descubrimien-tos praacutecticos

Sus ideas no progresan porque ldquolas grandes compantildeiacuteas perderiacutean dinero si se aceptanrdquo

10 Siempre toma en cuenta el efecto placebo (terapias y medicamen-tos)

El efecto placebo nunca se men-ciona

Tomada de la Revista Elementos 69 31-35 2008

193

Existen tres razones fundamentales para denunciar y condenar

la pseudociencia

1 Es falsa Toda pseudociencia predica nociones contrarias a las esta-

blecidas soacutelidamente por la ciencia y que se imparten cotidianamen-

te en las aulas de cualquier universidad aunque se debe mencionar

que en la actualidad hay pseudociencias como la homeopatiacutea que

han logrado infiltrarse en cursos de verano y de postgrado en algu-

nas universidades puacuteblicas espantildeolas y de otros paiacuteses Esto incluso

a pesar de las reiteradas denuncias de muchos profesores que alegan

el predominio de criterios econoacutemicos sobre los acadeacutemicos y de

que en paiacuteses como los EEUU ya estaacute expresamente prohibida su

comercializacioacuten por carecer de evidencias cientiacuteficas

(httpswwwftcgovsystemfilesdocumentspublic_statements996

984p114505_otc_homeopathic_drug_enforcement_policy_statemen

tpdf)

2 Constituye una peacuterdida de tiempo esfuerzo recursos y algo similar

a lo que los economistas llaman ldquocosto de oportunidadrdquo Es decir no

solo se pierde lo dicho anteriormente tambieacuten se pierde lo que se

pudiera haber ganado de emplear esos recursos y esfuerzos en algo

verdaderamente productivo

3 Cuando la pseudociencia estaacute ligada a una falsa terapia el posible

perjuicio para el paciente siempre estaacute presente ya bien sea por cau-

sa directa o bien porque este no logre atender a tiempo su dolencia

al entretenerse con la ilusoria terapia sin someterse a un tratamiento

realmente eficaz Es posible encontrar muacuteltiples ejemplo de dantildeos

graves a pacientes en la prensa internacional

Pseudociencia magneacutetica contemporaacutenea

Los criterios acerca de que los campos magneacuteticos estaacuteticos producidos

por imanes permanentes incrementan la circulacioacuten reducen la infla-

macioacuten o el dolor y aceleran la cura de las lesiones son por lo general

simplistas e ingenuos y no estaacuten apoyados por el peso de la evidencia

experimental Por otra parte aunque real el efecto de los campos elec-

tromagneacuteticos de baja frecuencia sobre los tejidos es bastante complejo

Al parecer su efectividad variacutea apreciablemente de un tejido a otro

194

depende marcadamente de la intensidad y frecuencia de la sentildeal aplica-

da y tambieacuten del tiempo de tratamiento Ver por ejemplo el artiacuteculo

de revisioacuten de Funk et al 2009 con 400 referencias que no ofrece

conclusiones definitivas

A pesar de que la mayoriacutea de las investigaciones recientes negando

la efectividad de muchas de estas terapias son muy rigurosas auacuten es

posible encontrar cliacutenicas estatales donde se aplican imanes con relativa

frecuencia Y cuando usted trata de explicar a los promotores que ese

procedimiento es falso carece de fundamento cientiacutefico y es totalmente

inocuo la respuesta usual es que ldquoestaacute autorizadordquo sin otro argumento

cientiacutefico (Desde luego iquestQueacute van a argumentar)

Tambieacuten es posible encontrar afirmaciones engantildeosas en diversos

medios de comunicacioacuten Algunas maacutes que pseudociencia son timos

Por ejemplo referencias vagas acerca de la efectividad del tratamiento

propuesto ldquocientiacuteficos destacados concuerdan en que los imanes uni-

polares son superiores a los bipolaresrdquo En primer lugar los imanes

unipolares no existen Todo imaacuten tiene dos polos imposibles de sepa-

rar En segundo lugar nunca se especifica quieacutenes son los lsquocientiacuteficos

destacadosrsquo

Otra compantildeiacutea previene al consumidor acerca del abuso de la medi-

cina convencional y de que los imanes no producen efectos colaterales

pues son ldquotan naturales como la naturalezardquo lo cual puede ser cierto

Quizaacutes no produzcan efectos colateraleshellip ni tampoco el deseado efec-

to curativo Otras promociones afirman que en diversas universidades

se ha demostrado que los imanes permanentes incrementan el flujo

sanguiacuteneo lo cual es totalmente falso como se analizoacute anteriormente

Tambieacuten aparecen supuestas investigaciones favorables donde el efec-

to placebo ni siquiera se menciona

En los EEUU tanto los jueces como diferentes agencias del go-

bierno no dan respiro a los magnetoterapeutas El 7 de septiembre de

1999 la Comisioacuten Federal de Comercio (Federal Trade Commission

FTC) presentoacute una demanda contra la corporacioacuten iexclPain Stops Here

Inc por promover productos para magnetoterapia que incluiacutean agua

magnetizada de polo sur bipolar y colchonetas magneacuteticas Los promo-

tores alegaban que el campo magneacutetico penetra profundamente en la

piel para energizar y oxigenar la sangre y que el tratamiento mejoraba

una serie de dolencias en diversos oacuterganos La FTC calificoacute de falsas

las supuestas virtudes curativas y envioacute el asunto a los tribunales

(httpwwwftcgovos19999906painagrhtm)

El 8 de agosto de 2000 el Consumer Justice Center una entidad pri-

vada de defensa del consumidor en California entabloacute una demanda

contra la cadena de tiendas Florsheim y la tienda Shoe Emporium Es-

tas tiendas promoviacutean zapatos magneacuteticos que ldquocorregiacutean las deficien-

cias magneacuteticas mejoraban la circulacioacuten reduciacutean la fatiga en las

piernas y proveiacutean de un alivio natural para los dolores mejorando la

energiacuteardquo Unos pocos diacuteas despueacutes de presentada la demanda la Flors-

heim retiroacute los controvertidos anuncios

En septiembre de 2002 el Fiscal General de California entabloacute pleito

contra unos fabricantes de colchones magneacuteticos que supuestamente

beneficiaban unos 50 padecimientos diferentes Los precios de los col-

chones oscilaban entre 1 100 y 1 800 USD La demanda pediacutea multas

millonarias contra los 5 integrantes de la empresa European Health

Concepts Inc junto al reembolso del dinero a los consumidores

(httpcaagstatecausnewsalerts200202-105pdf) Algo similar ocu-

rrioacute con la Magnetic Therapeutic Technologies (httpwwwftcgovos

19999906magneticagrhtm)

Tambieacuten en 2002 en el mes de abril la FTC entabloacute una demanda

contra TechnoBrandsInc por razones similares en este caso la venta

de una coleccioacuten de imanes para combatir el dolor en cualquier lugar

del cuerpo

La prensa supuestamente formal tampoco escapa a los tentaacuteculos de

la pseudociencia Asiacute por ejemplo en abril de 2010 un perioacutedico local

publicoacute el artiacuteculo ldquoOndas Magneacuteticas y su Aplicacioacuten en la Medicinardquo

consistente en una mezcla de gran cantidad de afirmaciones pseudocien-

tiacuteficas junto a algunas gotas de realidad Alliacute se podiacutea leer entre otros

muchos absurdos que el magnetismo incrementa la circulacioacuten de la

sangre (a pesar de la evidencia contraria proporcionada por los miles de

pacientes sometidos diariamente a estudios de resonancia magneacutetica sin

efectos colaterales) y tambieacuten que las piraacutemides se construyeronhellip iexclpa-

ra aplicar campos magneacuteticos

Otra modalidad pseudocientiacutefica es afirmar todo lo contrario que la

radiacioacuten electromagneacutetica no es siempre beneacutefica sino dantildeina Se

exageran al maacuteximo los posibles efectos perniciosos de las radiaciones

generadas por las liacuteneas de transmisioacuten de alto voltaje u otros equipos

Una variante adicional es que existe mucha especulacioacuten acerca de

si los cambios que tienen lugar en el campo geomagneacutetico de nuestro

planeta asociados a las erupciones solares tambieacuten pueden afectar los

sistemas bioloacutegicos en la superficie terrestre Por el momento no hay

resultados definitivos Un reporte publicado en el Astronomical amp As-

trophysical Transactions vol 19 Issue 1 del 2000 bajo el tiacutetulo ldquoCon-

firmacioacuten experimental del efecto bioefectivo de las tormentas magneacute-

ticasrdquo fundamenta sus resultados en la aplicacioacuten del fraudulento elec-

trodiagnoacutestico de Voll ya mencionado lo que reduce a cero su valor

Se ha sugerido la posibilidad de que los protones de muy alta energiacutea

provenientes del Sol puedan causar dosis elevadas de radiacioacuten en los

aviones a grandes alturas sobre todo cuando pasan cerca del ciacuterculo

polar pero aparte de las especulaciones no fue posible encontrar repor-

tes experimentales concretos sobre el tema

En resumen la evidencia acumulada hasta el momento demuestra

que los campos magneacuteticos alternos de muy baja frecuencia pudieran

ser una herramienta uacutetil en el tratamiento terapeacuteutico de diversas afec-

ciones siempre que se demuestre que proporcionan maacutes beneficio que

dantildeos Seraacute necesario tomar en cuenta en cada caso particular la fre-

cuencia e intensidad de la sentildeal aplicada y la duracioacuten del tratamiento

ya que pueden ser factores muy importantes que hay que controlar para

garantizar la efectividad en uno u otro sentido

No puede decirse lo mismo de la aplicacioacuten de campos estaacuteticos

mediante imanes permanentes o bobinas de corriente continua En la

medida en que avanza la investigacioacuten cientiacutefica en cualquier rama de

la ciencia van apareciendo evidencias cada vez maacutes contundentes acer-

ca de las propiedades del fenoacutemeno estudiado que a su vez dan origen

a nuevas interrogantes Sin embargo en lo que se refiere a la aplicacioacuten

terapeacuteutica de los imanes permanentes la evidencia no ha aparecido

auacuten todo estaacute exactamente igual a pesar de los miles y miles de ensa-

yos y los cientos de antildeos transcurridos desde los tiempos de Elisha

Perkins y Franz Anton Mesmer

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En la actualidad en la prensa internet y otros medios de comunicacioacuten proliferan afirmaciones sobre los campos magneacuteticos y electromagneacuteticos que carecen de fundamento cientiacutefico muchas de las cuales con argumentos que no se ajustan a la realidad soacutelo se proponen publicitar y vender artiacuteculos supuestamente curativos Es de lamentar que muchas de esas falsedades sean recogidas y repetidas por otros como si fueran veriacutedicas y se lleven a la praacutectica sin que existan fundamentos para ese proceder excepto la falta de conocimientos sobre el magnetismo

En este libro se pretende mostrara queacute es realmente el magnetismo y que hay de cierto ndash y queacute de falso ndash en un cuacutemulo de proposiciones divulgadas en su nombre Ademaacutes de presentar las bases reales de los fenoacutemenos magneacuteticos maacutes importantes se citan referencias que demuestran que muchas de las supuestas ldquomaravillasrdquo magneacuteticas que algunos promocionan han sido incluso sancionadas en los tribunales por fraude y engantildeo al consumidor Asimismo junto con los fundamentos baacutesicos y el origen de las propiedades magneacuteticas se exponen aplicaciones disiacutemiles del magnetismo

Sin apartarse un aacutepice de rigor cientiacutefico necesario en la exposicioacuten del texto se ha evitado al maacuteximo el uso de vocabulario teacutecnico y expresiones analiacuteticas con el objetivo de hacerlo entendible al lector que no posea un dominio superior de la fiacutesica y la matemaacutetica Cada afirmacioacuten estaacute debidamente sustentada por imaacutegenes resuacutemenes y artiacuteculos la mayoriacutea publicados en revistas cientiacuteficas prestigiosas

EDITORIAL CIENTIacuteFICO-TEacuteCNICA

• Magnetismo cotidiano oriacutegenes y aplicaciones
• • Impreso 1
  • Impreso 2
  • Impreso 3
  • Impreso 4
  • Impreso 5
  • Impreso 6
  • Impreso 7
  • Impreso 8
  • Impreso 9
  • • contratapa

Edicioacuten y correccioacuten Sergio Bello Canto

Disentildeo de cubierta Carlos Javier Soliacutes Meacutendez

Disentildeo interior Maikel Martiacutenez Pupo

Realizacioacuten de ilustraciones Yuleidis Fernaacutendez Lago

Composicioacuten digitalizada Madeline Martiacute del Sol

copy Arnaldo Gonzaacutelez Arias 2018

copy Sobre la presente edicioacuten

Editorial Cientiacutefico-Teacutecnica 2018

ISBN 978-959-05-1104-2

INSTITUTO CUBANO DEL LIBRO

Editorial Cientiacutefico-Teacutecnica

Calle 14 no 4104 e41 y 43 Playa La Habana Cuba

editorialmilcubartecubcu

ediciones caribe

UEB Graacutefica Haydeeacute Santamariacutea

3000 ejemplares

Febrero - 2019

Agradecimientos

El autor desea expresar su reconocimiento a los siguientes profeso-

res que amablemente consintieron en revisar y criticar el manuscri-

to original contribuyendo en gran medida a enriquecer su conteni-

do

Joseacute A Fernaacutendez Sacasas MsC Especialista de II grado de Me-

dicina Interna Profesor Titular y Profesor Consultante de la Uni-

versidad de Ciencias Meacutedicas de La Habana

Alberto Juan Dorta Contreras Dr en Ciencias Profesor e Investi-

gador Titular Laboratorio Central de Liacutequido Cefalorraquiacutedeo

(LABCEL) Universidad de Ciencias Meacutedicas de La Habana

Manuel de Jesuacutes Antoacuten Lolo Fiacutesico Investigador y Profesor Con-

sultante del Instituto de Ciencias Baacutesicas y Precliacutenicas ldquoVictoria de

Giroacutenrdquo Universidad Meacutedica de La Habana

Joseacute Ignacio Iacutentildeiguez de la Torre y Bayo MS y PhD Catedraacutetico de

Electromagnetismo de la Universidad de Salamanca Director del

Programa de Becas Predoctorales de Formacioacuten de Personal Inves-

tigador (FPI) del Ministerio de Ciencia y Tecnologiacutea Presidente

del Comiteacute de Expertos Externos del Programa de Evaluacioacuten de

Calidad en las universidades de Cantabria Sevilla y Caacutediz

Un agradecimiento especial a la Dra Nuvia Peacuterez Cruz especialis-

ta de 2do grado en Farmacologiacutea Cliacutenica de la Universidad Meacutedica

de La Habana Facultad Dr Salvador Allende por su inesperada ndash

aunque no menos valiosandash contribucioacuten

V

IacuteNDICE

Agradecimientos V

Introduccioacuten 1

Ciencia y falsa ciencia 3

Leyes y teoriacuteas 4

Algo para recordar 7

Capiacutetulo 1 Magnetismo lsquomisteriosorsquo 7

Engantildeo de las pulseras

iquestQueacute seraacute una lsquofrecuencia en siacutersquo

Asesino invisible

Magnetismo terrestre y campo magneacutetico

A los polos magneacuteticos les gusta el movimiento

Magnetosfera y el viento solar

Magnetismo planetario y solar

Teoriacutea del dinamo autosustentable

Capiacutetulo 2 Campo magneacutetico 33

Magnetismo microscoacutepico

Diamagnetismo

Paramagnetismo

Magnetismo macroscoacutepico

Paramagnetismo y bajas temperaturas

Ferromagnetismo

Materiales lsquodurosrsquo y lsquoblandosrsquo

Temperatura de Curie

Magnetismo en los organismos vivos

Otros ejemplos

Magnetizacioacuten teacutecnica

Grabacioacuten magneacutetica

Apeacutendice

Capiacutetulo 3 Corriente eleacutectrica 59

Carga eleacutectrica

Campo eleacutectrico

Conductor y dieleacutectrico

Interaccioacuten con un campo externo

Sustancias polares y no polares

Liacutequido y gas polares

Solvatacioacuten

Soacutelido polar

Sustancias no polares

Corriente continua y fuerza electromotriz

Pila y bateriacutea

Generador electrostaacutetico

Celda solar

Termoelectricidad

Piezoelectricidad

Circuitos de corriente continua

Superconductividad

Corriente alterna

Capiacutetulo 4 Interacciones electromagneacuteticas y ondas de radio 79

Magnetismo y corrientes eleacutectricas

Dinamo

Transformador e inductor

Radiacioacuten electromagneacutetica

Generacioacuten de campos electromagneacuteticos

Espectro electromagneacutetico

Transmisioacuten de sentildeales

Transmisioacuten de potencia Hornos de microondas

Cocinas de induccioacuten

Estimacioacuten de distancias radar

Deteccioacuten de metales

Radar de penetracioacuten terrestre

Capiacutetulo 5 Radiacioacuten de maacutes alta frecuencia 104

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia Fotones

Radiacioacuten ionizante y no ionizante

Radiacioacuten y organismos vivos

Radiacioacuten infrarroja y visible

Fotosiacutentesis

Laacuteser

Radiacioacuten ultravioleta

Rayos X

VIII

Rayos X en la medicina

Radiografiacutea computarizada (RC)

Radiografiacutea digital (RD)

Rayos gamma

Capiacutetulo 6 Otras aplicaciones del magnetismo 124

Diagnoacutestico meacutedico

Magnetoencefalograma

Imaacutegenes por resonancia magneacutetica

Levitacioacuten magneacutetica

Tratamiento magneacutetico del agua

Dispositivos para el tratamiento magneacutetico

Acelerador de partiacuteculas

Cuando el magnetismo es indeseable

Mina magneacutetica

Soldadura de tuberiacuteas de acero

Conflictos beacutelicos

Anomaliacuteas magneacuteticas

Capiacutetulo 7 Terapias magneacuteticas reales e ilusorias 150

Magnetostaacutetica y electromagnetismo

Campos magneacuteticos estaacuteticos magnetoterapia

Franz Anton Mesmer

Tractores de Perkins

Magnetoterapeutas contemporaacuteneos

El campo magnetostaacutetico es conservativo

Campos electromagneacuteticos

Microondas (300 MHz-3GHz)

Radiacioacuten de baja frecuencia

Breve historia de las terapias electromagneacuteticas

Reportes negativos

Nanomagnetismo y medicina

Separacioacuten magneacutetica

Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

Desintegracioacuten de tumores por calentamiento local (hipertermia)

iquestTratamientos magneacuteticos contra el dolor

iquestSon dantildeinos los campos magneacuteticos

Fuentes natural y artificial

En la comunidad

En la vivienda

Puesto de trabajo

Efecto bioloacutegico

Investigacioacuten cliacutenica

IX

Teleacutefono celular y caacutencer

Normas de seguridad

Capiacutetulo 8 Placebos y pseudociencia 180

Efecto placebo

Cienciahellip y lo que no lo es

Hay pseudociencias que se lsquomodernizanrsquo

iquestQueacute es la pseudociencia

iquestCoacutemo funciona la pseudociencia

Pseudociencia magneacutetica contemporaacutenea

Bibliografiacutea 199

X

INTRODUCCIOacuteN

Hace 15 antildeos presentamos en Salamanca un pequentildeo libro de divulga-

cioacuten cientiacutefica titulado Queacute es el magnetismo que vio la luz gracias al

apoyo en la revisioacuten de las pruebas de impresioacuten de los profesores

Ana Garciacutea Flores y Joseacute Ignacio Intildeiguez de la Torre y Bayo del de-

partamento de Fiacutesica Aplicada de esa universidad espantildeola De allaacute

hasta acaacute han surgido muchas novedades en el campo del magnetismo

En esta nueva edicioacuten aparte de que se subsanan algunas omisiones

se presenta un enfoque diferente y un contenido mucho maacutes actualiza-

do aunque respetando en todo momento el perfil de libro de divulga-

cioacuten

iquestHacia doacutende apunta el norte de la bruacutejula al norte o al sur

iquestQueacute hay de comuacuten entre un radar un horno de microondas y un

teleacutefono celular

iquestCoacutemo funciona una cocina de induccioacuten

iquestExisten verdaderamente las tormentas magneacuteticas iquestY el viento

solar

iquestDe queacute se compone la luz iquestY las ondas de radio

iquestCoacutemo se mide el campo magneacutetico del sol y los planetas

iquestEl agua se magnetiza iquestY los combustibles

iquestPara queacute sirve la Tomografiacutea de Emisioacuten de Positrones

iquestCoacutemo funcionan los trenes magneacuteticos

iquestSe puede aliviar el dolor utilizando un imaacuten

iquestDantildea la salud vivir cerca de una liacutenea de alta tensioacuten

iquestEs posible medir los biocampos generados por las personas

iquestSe orientan los animales mediante el campo magneacutetico terrestre

iquestQueacute es la pseudociencia magneacutetica

1

El libro pretende dar respuesta a estas y muchas otras preguntas

todas relacionadas de una u otra manera con el magnetismo o el elec-

tromagnetismo

Nuestro trabajo durante muchos antildeos en la Universidad de La Ha-

bana como profesor e investigador en el campo de los materiales

magneacuteticos nos permitioacute constatar que desde siempre ha existido un

gran intereacutes hacia fenoacutemenos magneacuteticos que pudieacuteramos llamar lsquono

convencionalesrsquo Este intereacutes auacuten se mantiene y se extiende desde la

buacutesqueda de posibles aplicaciones en la industria hasta el ensayo de

diversas terapias electromagneacuteticas No obstante tambieacuten hemos

comprobado que no siempre se dispone de la informacioacuten adecuada

sobre estos temas y que cuando de magnetismo o electromagnetismo

se habla a menudo afloran serias confusiones en cuanto a separar lo

real de lo ficticio

A veces se trata de copiar lo que no se comprende bien sin llevar a

cabo investigaciones o ensayos previos que permitan conocer la efec-

tividad real del dispositivo propuesto los paraacutemetros que se deben

controlar o el reacutegimen de operacioacuten recomendable Lo anterior se

agrava por el hecho de que es faacutecil encontrar materiales impresos en

revistas y perioacutedicos o en la World Wide Web cuya objetividad cien-

tiacutefica deja mucho que desear Puede que estas informaciones sean

divulgadas tanto por personas quizaacutes ingenuas entusiastas de los tra-

tamientos magneacuteticos (pero tan ignorantes en la materia que confun-

den faacutecilmente propiedades magneacuteticas con propiedades eleacutectricas)

como por fabricantes y comerciantes inescrupulosos maacutes interesados

en vender su producto que en presentar al posible comprador una in-

formacioacuten veraz Algunos de estos reclamos han resultado ser timos

comprobados sancionados por los tribunales

Estas son las razones fundamentales por las que decidimos recopi-

lar una informacioacuten miacutenima sobre las particularidades esenciales de

los campos magnetostaacuteticos y electromagneacuteticos asiacute como algunas de

sus aplicaciones presentes y futuras maacutes importantes Pensamos que el

lector sin formacioacuten cientiacutefica pero interesado en estos temas podraacute

asiacute valorar con mayor efectividad cualquier proposicioacuten magneacutetica

que se le presente De aquiacute que se ha tratado de utilizar un lenguaje

simple y dentro de lo posible sin tecnicismos y con la cantidad miacute-

nima de foacutermulas y ecuaciones pero a la vez en todo momento se ha

mantenido la rigurosidad cientiacutefica del contenido

Ciencia y falsa ciencia

El libro tambieacuten tiene la pretensioacuten de ayudar al lector a distinguir

entre lo que es ciencia y lo que no lo es tanto dentro de los temas

magneacuteticos como fuera de ellos

En las uacuteltimas deacutecadas se ha generalizado el uso del teacutermino pseu-

dociencia para designar un conjunto de teoriacuteas leyes descripciones y

procedimientos que pretenden ser cientiacuteficos pero que en realidad no

lo son Seguacuten Carl Sagan (1934-1996) astroacutenomo y divulgador cien-

tiacutefico ldquohellipcada campo de la ciencia tiene su propio complemento de

pseudociencia Los geofiacutesicos tienen que enfrentarse a Tierras planas

Tierras huecas Tierras con ejes que se balancean desordenadamente

continentes en raacutepido ascenso y hundimiento y profetas del terremoto

Los botaacutenicos tienen plantas cuyas apasionantes vidas emocionales se

pueden seguir con detectores de mentiras los antropoacutelogos tienen

hombres-mono supervivientes los zooacutelogos dinosaurios vivos y los

bioacutelogos evolutivos tienen a los literalistas biacuteblicos pisaacutendoles los

talones Los arqueoacutelogos tienen antiguos astronautas runas falsifica-

das y estatuas espurias Los fiacutesicos tienen maacutequinas de movimiento

perpetuo un ejeacutercito de aficionados a refutar la relatividad y quizaacute la

fusioacuten friacutea Los quiacutemicos todaviacutea tienen la alquimia Los psicoacutelogos

tienen mucho de psicoanaacutelisis y casi toda la parapsicologiacutea Los eco-

nomistas tienen las previsiones econoacutemicas a largo plazo Los meteo-

roacutelogos hasta ahora tienen previsiones del tiempo de largo alcancehellip

La astronomiacutea tiene como pseudociencia equivalente principal la as-

trologiacutea disciplina de la que surgioacute A veces las pseudociencias se

entrecruzan y aumenta la confusioacuten como en las buacutesquedas telepaacuteti-

cas de tesoros enterrados en la Atlaacutentida o en las previsiones econoacute-

micas astroloacutegicasrdquo (Sagan 2000)

Se podriacutea pensar que una educacioacuten teacutecnica o universitaria es una

salvaguarda contra la pseudociencia nada maacutes lejos de la realidad La

esencia del problema no estaacute en la cantidad de conocimientos que

alguien pueda acumular sino en la forma que se incorporan se anali-

zan y se usan estos conocimientos El desconocimiento sobre ciencias

que no son afines a la especialidad de la persona en cuestioacuten tambieacuten

puede favorecer la confusioacuten Cuando se desconoce la esencia del

meacutetodo cientiacutefico (que se expone en el capiacutetulo 8) resulta muy difiacutecil

por no decir imposible separar la ciencia de la pseudociencia

La ciencia y la pseudociencia se caracterizan respectivamente por

el escepticismo y la credulidad Mientras no encuentre una explica-

cioacuten satisfactoria a la manifestacioacuten de un proceso o evento determi-

nado con resultados verificables en cualquier momento y lugar la

ciencia no estaraacute satisfecha

La pseudociencia estaacute saturada de credulidad No exige demostra-

ciones y se contenta con conceptos y explicaciones vagas Presenta

sus resultados terminados de una vez y para siempre y de una forma

que no admite verificacioacuten

Cuando la pseudociencia tiene que ver con la medicina puede lle-

gar a ser peligrosa a veces por promover falsos diagnoacutesticos otras por

aplicar remedios no adecuados El posible dantildeo al paciente casi siem-

pre no proviene de la aplicacioacuten del tratamiento pseudocientiacutefico

(aunque en ocasiones el tratamiento en siacute pudiera ser perjudicial) sino

porque su aplicacioacuten impide que el paciente se someta al tratamiento

meacutedico convencional que eventualmente mejorariacutea su salud Con re-

gularidad aparecen en la prensa internacional casos que ilustran lo

anterior que a veces incluso llegan a los tribunales al aplicarse a las

personas terapias y medicamentos que no han sido validados por los

correspondientes ensayos cliacutenicos

Leyes y teoriacuteas Durante la revisioacuten del original un colega me llamoacute la atencioacuten que

en las Ciencias Sociales muchas veces se antepone la ley a la teoriacutea (y

en este libro se ha considerado lo contrario) Bajo ese punto de vista

se considera que la teoriacutea resume un conjunto de leyes y resulta ser

algo maacutes bien acabado terminado Aquiacute se considera una acepcioacuten

diferente comuacuten en las ciencias naturales que a nuestro entender no

entra necesariamente en contradiccioacuten con el punto de vista anterior

pues maacutes bien representa un nivel diferente de gradacioacuten Existen

teoriacuteashellip y teoriacuteas Y tambieacuten algo de tergiversacioacuten semaacutentica cuan-

do se les llama teoriacuteas a lo que no son maacutes que hipoacutetesis ie suposi-

ciones no contrastadas con la realidad

En las ciencias fiacutesicas y otras ciencias naturales muchas veces la

teoriacutea no se refiere a algo terminado sino al nivel primario de investi-

gacioacuten Es un meacutetodo de trabajo una herramienta que complementa al

experimento Es la forma en que se logra explicar cualitativa y cuanti-

tativamente un resultado experimental lo que permite disentildear nuevos

experimentos y predecir de antemano lo que posiblemente ocurriraacute Si

la prediccioacuten es correcta el conocimiento se ampliacutea y la teoriacutea se re-

fuerza Sirva de ejemplo la infinidad de artiacuteculos teoacutericos que se pu-

blican diacutea tras diacutea en las revistas cientiacuteficas especializadas donde no

se reportan resultados experimentales sino solo su posible interpreta-

cioacuten teoacuterica proponiendo relaciones o leyes particulares para esclare-

cer el por queacute el resultado de un determinado experimento

Usualmente las teoriacuteas cambian y se mejoran continuamente acer-

caacutendose soacutelo paso a paso a la realidad Cuando se alcanza una armoniacutea

total entre la teoriacutea y la praacutectica se llega a la ley como resumen final

de esa continua interaccioacuten Cuando eso ocurre las teoriacuteas pierden lo

que les quedaba de hipoacutetesis para convertirse en certezas porque ya

no se basan en la suposicioacuten o especulacioacuten sino en la praacutectica en la

interaccioacuten con la realidad en deducciones e inducciones rigurosas y

en una amplia evidencia experimental Y desde luego muchas hipoacute-

tesis se desechan cuando se comprueba que son ajenas a la realidad

que pretenden describir

Y coincidiendo con la interpretacioacuten mencionada maacutes arriba lo

que una vez fue teoriacutea y pasoacute a ser ley puede sin dudas llegar a for-

mar parte de una teoriacutea maacutes general que incluya varias leyes sin que

haya contradiccioacuten alguna pues en el universo cientiacutefico todo es per-

fectible

iquestY las respuestas a las preguntas que aparecen al inicio de esta in-

troduccioacuten Esperamos que el lector las encuentre en las paacuteginas si-

guientes

5

CAPIacuteTULO 1

MAGNETISMO lsquoMISTERIOSOrsquo

El progreso lejos de consistir en el cambio descansa en la retentiva

Cuando el cambio es absoluto no queda ente alguno al que mejorar y no

se establece direccioacuten para una posible mejora y cuando la experiencia

no se conserva como entre los salvajes la infancia es perpetua

Quienes no pueden recordar el pasado estaacuten condenados a repetirlo

En la primera etapa de la vida la mente es friacutevola y se distrae con facili-

dad no consigue el progreso por falta de constancia y consecuencia Asiacute

son los nintildeos y los baacuterbaros su instinto no ha aprendido nada de la expe-

rienciarsquo

JORGE AGUSTIacuteN NICOLAacuteS RUIZ DE SANTAYANA Y BORRAacuteS (1863-1952)

Poeta y filoacutesofo espantildeol-norteamericano

Algo para recordar

En alguna ocasioacuten a todos nos ha llamado la atencioacuten la propiedad que

poseen los imanes de interactuar a distancia de repelerse o atraerse

entre siacute o de atraer objetos que no son imanes como clavos o hebillas

sin tocarlos directamente Auacuten maacutes en determinada posicioacuten los ima-

nes son reacios a unirse en otra no quieren separarse

Esta misteriosa accioacuten a distancia sin contacto directo que tanto

atrae como repele resulta auacuten maacutes equiacutevoca por cuanto algunos obje-

tos son atraiacutedos por el imaacuten y otros muy parecidos no Cuando un

imaacuten atrae un objeto se puede interponer una laacutemina de cartoacuten o ma-

dera entre el imaacuten y el objeto iexcly lo seguiraacute atrayendo Y para acrecen-

tar auacuten maacutes el misterio cuando algunos objetos se frotan repetidamen-

te con un imaacutenhellip iexcltambieacuten se vuelven magneacuteticos Como si alguna

especie de espiacuteritu o presencia inmaterial contenida en el imaacuten fuera

capaz de transferirse al otro objeto Por cierto si alguna vez necesita

insertar un tornillo en una posicioacuten incoacutemoda pruebe a frotar suave-

mente el destornillador con un imaacuten desde el mango hacia la punta -o

al reveacutes- pero siempre en el mismo sentido Una vez hecho esto si el

tornillo tiene hierro en su composicioacuten quedaraacute adherido a su extre-

mo facilitando la insercioacuten en el sitio deseado

No es posible hacer un compendio de los fenoacutemenos magneacuteticos

maacutes habituales sin mencionar las supuestamente maacutegicas propiedades

de los imanes Han sido invocadas por iluminados falsos expertos y

curanderos de todo tipo para intentar curar o sanar a la gente mediante

pases o influencias magneacuteticas atribuyendo al magnetismo propieda-

des que de ninguna manera posee Tal comportamiento ante lo desco-

nocido parece ser innato a la naturaleza humana Hace 2 500 antildeos

Cleoacutebulo de Lindos uno de los siete sabios de la Antigua Grecia

afirmaba ldquohellipnada hay tan comuacuten en el mundo como la ignorancia y

los charlatanesrdquo

Tales praacutecticas quizaacutes pudieran tener alguna excusa en eacutepocas re-

motas cuando no se teniacutea la menor idea del origen de las propiedades

magneacuteticas Actualmente no tienen otra explicacioacuten que la irresponsa-

bilidad de quienes intentan aplicarlas sin informarse previamente

negando el pasado y el avance de los conocimientos cientiacuteficos por

todos los medios a su alcance

Ejemplos concretos abundan en la historia Cada vez que aparece

una teacutecnica novedosa y poco conocida o un nuevo fenoacutemeno fiacutesico

quiacutemico o bioloacutegico es casi una regla que al poco tiempo aparezcan

terapeutas que afirman poder curar una u otra dolencia aplicando la

nueva teacutecnica Pero las afirmaciones nunca van acompantildeadas por los

correspondientes estudios o ensayos cliacutenicos que corroboren la efecti-

vidad de la propuesta simplemente se enuncia una suposicioacuten como si

fuera una realidad lo que muchas veces resulta suficiente para que los

incautos caigan en las redes del iluminado de turno

Los ejemplos incluyen los intentos de aplicar imanes para curar di-

versas dolencias desde los tiempos antiguos o la de utilizar la recieacuten

surgida electricidad a principios del siglo pasado con los mismos fi-

nes Ejemplos maacutes recientes incluyen el novedoso neutrino (no tan

novedoso como poco conocido) para intentar justificar las absurdas

curaciones a distancia o las fotos Kirlian para probar la existencia de

la tergiversada bioenergiacutea supuestamente asociada solo a lo vivo y

capaz de regular los estados de salud o de aacutenimo de las personas

Se intenta asiacute explicar lo ilusorio con algo falseado que no es del

dominio puacuteblico o que auacuten no se conoce bien sin aportar evidencias

concretas de lo que se afirma Paradigma de lo absurdo aunque por

increiacuteble que parezca muchas veces funciona en determinados ciacutercu-

los incluso autodenominados cientiacuteficos sin serlo

Engantildeo de las pulseras En febrero de 2010 se publicoacute en el Diario Sur un informe sobre la

venta en Espantildea de las pulseras holograacuteficas lsquoPower Balancersquo

(httpwwwdiariosures20100210mas-actualidadsociedadnegocio-

redondo-201002100844html) (Figura 11)

Figura 11 Pulsera Power Balance y ampliacioacuten

del holograma (Tomado de

httpwwwdiariosures)

Seguacuten el artiacuteculo ldquohelliplas pulseras se agotan nada maacutes llegar a las

tiendas y el nuacutemero de reservas excede con creces las unidades que

salen al mercado Aunque la importadora es reacia a facilitar datos

sobre sus ventas en Espantildea un cruce de cifras permite aventurar que

estariacutean en torno a las 100 000 unidades diarias Un negocio redondo

si se tiene en cuenta que cada brazalete vale 35 eurosrdquo Es decir una

sola pulsera cuesta maacutes que el ingreso mensual promedio de cualquier

necesitado en un paiacutes pobre El precio de costo de los materiales con

que se confecciona la pulsera es de 1 euro aproximadamente

El negocio era tan fructiacutefero que enseguida surgieron muchos

competidores para tratar de coger su parte del pastel Las marcas de

pulseras se multiplicaron EFX Equilibrium Ion Balance Powerplus

Power equilibrium Trion-Z Energy balance Harmony zen 9

iquestY cuaacutel es el supuesto beneficio que brindan estas pulseras

Josh Rodarmel de Orange County California quien junto a su

hermano Troy las introdujo en el mercado en 2007 habiacutea declarado

con anterioridad haber implantado en hologramas frecuencias que

reaccionan positivamente al campo magneacutetico del cuerpo afirmando

que todo tiene una frecuencia al igual que los moacuteviles el wifi las

ondas de radio y cosas por el estilo y que todas reaccionan entre siacute

Seguacuten Rodarmel hay frecuencias que reaccionan negativamente con

el cuerpo pero otras lo hacen positivamente eacutel y su hermano habiacutean

descubierto coacutemo meterlas en un holograma que en contacto con el

cuerpo proporciona equilibrio fuerza y flexibilidad

En realidad la tal pulsera no es maacutes que un aro de goma que incor-

pora dos hologramas como los que pueden aparecer en cualquier tarje-

ta de creacutedito o en algunos sellos El modelo que maacutes eacutexito tiene estaacute

hecho con silicona aunque tambieacuten hay otro de neopreno Antildeade la

publicidad que Power Balance no contiene ninguna fuente de energiacutea

por siacute sola sino que son ldquolas energiacuteas bio-eleacutectricas de cada uno las

que cargan el holograma quantum sintonizando con el biocampo y

armonizando con tu chi interiorrdquo

En otro sitio se expresa que Power Balance es una frecuencia en siacute

almacenada en un medio (el holograma) que restaura el equilibrio

electromagneacutetico del cuerpo aislando a cada ceacutelula viva de los factores

externos que le impiden funcionar al 100 de sus capacidades

Lo anterior no es maacutes que palabreriacutea sin sentido donde se combi-

nan palabras de significado real como frecuencia sintoniacutea y hologra-

ma con otras inventadas de contenido semirreligioso o esoteacuterico como

chi o tergiversadas o ficticias como biocampo Obviamente se sigue

un patroacuten similar al de otros timos del mismo corte se tergiversan

palabras conocidas por el gran puacuteblico cuyo verdadero significado es

manejado solo por los especialistas

Todos saben lo que es sintonizar la radio pero solo los entendidos

saben que al sintonizar se estaacute haciendo resonar un circuito del equipo

con una sentildeal electromagneacutetica especiacutefica de las muchas que llegan

provenientes de diferentes emisoras

iquestQueacute seraacute una lsquofrecuencia en siacutersquo

Una frecuencia es el nuacutemero de veces que cualquier fenoacutemeno se

repite por segundo u otra unidad de tiempo (rotaciones oscilaciones

latidos etc) Es un nuacutemero que representa un concepto no un objeto

tangible Cuando los promotores hablan de almacenar frecuencias

estaacuten hablando de almacenar un concepto abstracto no de almacenar

un objeto A pesar de tener un valor numeacuterico una frecuencia no se

puede almacenar como tampoco se puede almacenar el tiempo para

despueacutes gastarlo cuando sea conveniente es un engantildeo total Sin con-

tar el hecho de que los hologramas no se cargan como si fueran pilas

reversibles

El Instituto Nacional del Consumo de Espantildea adscrito al Ministe-

rio de Sanidad respondioacute satisfactoriamente ante las alertas de los

periodistas y asociaciones de consumidores enviando el 28 de mayo

de 2010 una circular a las comunidades alertando sobre un posible

fraude con las pulseras ldquoLas pretendidas propiedades terapeacuteuticas o

potenciadoras que los fabricantes y comercializadores atribuyen a

determinadas pulseras incumplen lo establecido en la normativa que

regula la publicidad y promocioacuten comercial de los productos El Real

Decreto 190796 prohiacutebe cualquier clase de publicidad o promocioacuten

directa o indirecta masiva o individualizada de productos materiales

sustancias energiacuteas o meacutetodos con pretendida finalidad sanitaria

cuando sugieran o indiquen que su uso o consumo potencian el rendi-

miento fiacutesico psiacutequico deportivo o sexualrdquo Finalmente el 18 de

octubre de 2010 la Junta de Andaluciacutea impuso una multa de 15 000

euros calificada de irrisoria por algunos a la Power Balance en Espa-

ntildea por lsquofalta grave de publicidad engantildeosarsquo sancioacuten tipificada en el

art 35 b 1ordm de la Ley General de Sanidad

En enero de 2011 un grupo de consumidores norteamericanos dis-

gustados con la obvia estafa a que habiacutean sido expuestos presentaron

una demanda en los tribunales contra los hermanos Rodarmel Eacutestos

se vieron forzados a hacer una declaracioacuten afirmando que no existiacutea

evidencia cientiacutefica para sus afirmaciones y llegar a un acuerdo con

los demandantes por el monto de 57 millones de doacutelares

La realidad es que estos emprendedores fabricantes-timadores no

hicieron maacutes que modernizar con hologramas la vieja supercheriacutea de

la magnetoterapia y los ilusoriamente beneacuteficos campos magneacuteticos y

electromagneacuteticos Ya en 2006 un juez de Estados Unidos habiacutea con-

denado al distribuidor de una pulsera magneacutetica similar a rembolsar a

100 000 compradores el dinero gastado a causa de la publicidad enga-

ntildeosa Entre otros beneficios las pulseras presumiacutean de controlar la 11

hipertensioacuten El precio de cada una podiacutea llegar a los 250 euros Entre

2000 y 2003 los vendedores lograron recaudar unos 18 millones de

euros

Durante la vista puacuteblica el juez Morton Denlow citoacute un estudio de

la Cliacutenica Mayo que atribuiacutea la eficacia referida por algunos usuarios

al efecto placebo (fenoacutemeno de sugestioacuten bien conocido que hace que

los siacutentomas declarados por el enfermo puedan mejorar con un falso

tratamiento) El magistrado argumentoacute que las supuestas propiedades

de la pulsera un aro de metal terminado en dos pequentildeas esferas eran

ldquohellip maacutes ficcioacuten que cienciardquo (Figura12)

Figura 12 Pulsera magneacutetica Tomado de

wwwelmundoes suplemento 1692006 nuacutemero 676

La versioacuten opuesta del efecto placebo el nocebo tambieacuten existe

Consiste en el empeoramiento de los siacutentomas o signos de una enfer-

medad por la expectativa del paciente de sentir efectos dantildeinos 12

dolorosos o desagradables ante una falsa medida terapeacuteutica El tema

se trata con mayor detalle en el capiacutetulo 8

Vale la pena hacer notar que los timadores cuestan muy caro Fue

necesario un proceso judicial que duroacute tres antildeos sumado a una inves-

tigacioacuten de la Cliacutenica Mayo para poder desinflar el enorme globo

generado por la pequentildea empresa espantildeola Bio-Ray con sus pulseras

magneacuteticas Y a pesar de todo es muy posible que a la larga los em-

presarios hayan sacado en la jugada ganancias de unos cuantos cientos

de miles (o millones) de euros

En el uacuteltimo capiacutetulo se muestran otros ejemplos del uso desatina-

do de los imanes y la radiacioacuten electromagneacutetica Es de notar que en

algunos ciacuterculos se ha extendido confusa e incorrectamente el teacutermino

magnetoterapia para designar lo que debiera llamarse electromagneto-

terapia pues se aplica radiacioacuten electromagneacutetica y no campos mag-

neacuteticos estaacuteticos

En la radiacioacuten electromagneacutetica estaacuten presentes de forma insepa-

rable ambos tipos de campo el eleacutectrico y el magneacutetico interaccio-

nando continuamente entre siacute De aquiacute que la ilusoria magnetoterapia

se refiera (o debiera referirse) uacutenica y exclusivamente al uso de cam-

pos magneacuteticos estaacuteticos como el de los imanes permanentes sin

componente de campo eleacutectrico Los modernos magnetoterapeutas ni

siquiera estaacuten al tanto de esta realidad elemental y aplican el teacutermino

magnetoterapia indistinta y confusamente a uno u otro caso

Asesino invisible El caso de las pulseras magneacuteticas puede haber dantildeado el bolsillo de

muchos aunque se reconoce que difiacutecilmente pueda haber dantildeado su

salud puesto que no causan efecto alguno a no ser que actuacuteen por

sugestioacuten como placebo El efecto placebo puede sedar pero no cura

por lo que el posible dantildeo causado de forma indirecta siempre estaraacute

presente ya que el paciente puede dejar de utilizar los medicamentos

adecuados confiando en la eficiencia del falso remedio Es este quizaacutes

el mayor peligro que ofrecen en el presente las terapias magneacuteticas

espurias desviar la atencioacuten del paciente de la medicacioacuten adecuada

(que a la larga pudiera ser fatal en algunos casos)

13

No estamos exagerando ya ha ocurrido en el pasado que la aplica-

cioacuten innovadora e indiscriminada de nuevos descubrimientos ha traiacutedo

por consecuencia graves dantildeos a las personas e incluso la muerte Un

ejemplo muy instructivo aunque no el terreno de los imanes sino en el

de la radiacioacuten electromagneacutetica es el de la aplicacioacuten incontrolada de

los rayos X en sus comienzos

Al poco tiempo de aparecer los primeros equipos para hacer radio-

grafiacuteas surgieron en Estados Unidos salones de belleza que usaban los

rayos X para depilar los vellos en diversas partes del cuerpo princi-

palmente de mujeres joacutevenes El tratamiento era promocionado entre

otros por el meacutedico Albert C Geyser quien se presentaba con los

siguientes atributos seguacuten el original en idioma ingleacutes ldquoMedical Di-

rector of the Tricho System Formerly Professor of Physiological

Therapy and Chief of Clinic at Fordham University Lecturer and

Chief of Electro and Roentgenray Clinic at Cornell College Lecturer

and Chief of the Electro and Radio Therapy Clinic at the New York

Polyclinic etcrdquo En fin como para creer a pie juntillas todo lo que eacutel

afirmara

En 1925 existiacutean en Estados Unidos alrededor de 75 maacutequinas Tri-

cho disentildeadas para eliminar los molestos e indeseables vellos en las

mejillas y el labio superior de sentildeoras y sentildeoritas (y quizaacutes de alguacuten

que otro insatisfecho caballero figura 13) Sin embargo al cabo de

unos pocos antildeos se comproboacute que una gran dosis uacutenica de radiacioacuten o

muchas dosis pequentildeas repetidas en largos periacuteodos podiacutean dantildear

seriamente los tejidos sin que el dantildeo se notara de inmediato causan-

do lesiones que saliacutean a la luz meses o antildeos despueacutes Las lesiones se

manifestaban como cambios en la pigmentacioacuten queratosis uacutelceras y

la aparicioacuten de carcinomas que conduciacutean a la muerte

En 1930 el doctor Henry H Hazen publicoacute un artiacuteculo titulado

ldquoDantildeos como Resultado de la Irradiacioacuten en los Salones de Bellezardquo

(American Journal of Roentgenology and Radium Therapy Vol23

No4 409-412 1930) donde aparece escrito lo siguiente ldquoHace alre-

dedor de 5 antildeos cierto nuacutemero de salones de belleza en varias ciuda-

des instalaron maacutequinas Roentgen con el propoacutesito de tratar el vello

superficialhellip (tambieacuten) se aplicaron tratamientos para otras condicio-

neshellip En mi lista hay una paciente que alegaba haber sido tratada por

acneacute y otra por pecasrdquo 14

Figura13 ldquoEl sistema Tricho para eliminar el vello

facial mediante los rayos-X Paciente recibiendo tra-

tamiento en la mejilla Ni dolor ni sensacioacuten de al-

guacuten tipo El meacutetodo infalible usado exitosamente

por 16 antildeos por el Dr Albert C Geyser finado pro-

fesor de Terapeacuteutica Eleacutectrica en la Universidad de

Cornell y refrendado por muchos meacutedicos destaca-

dos No agujas no cera no reactivos Indoloro e

inocuo Garantizado que es permanenterdquo

En su gran mayoriacutea eran mujeres con edades entre 18 y 30 antildeos

Maacutes adelante resume el doctor Hazen

ldquoEn varios congresos han aparecido muchos reportes de dantildeos a la

piel causados por los tratamientos de rayos Roentgen en los salones de

bellezahellip En esta serie de 10 casos no menos de 7 mujeres han recibi-

do serios dantildeoshellip Es de notar que en cada caso aparecioacute una irritacioacuten

a partir de la tercera o cuarta sesioacuten y que no obstante se continuoacute la

aplicacioacuten de los tratamientos No podemos dejar de maravillarnos de

la estupidez de los operadores y de la persistencia e ignorancia de las

viacutectimas Cualquier medida para proteger de su propia tonteriacutea a las

mujeres que buscan mejorar su apariencia es recomendable Es asom-

broso que en muchas comunidades las actas de praacutectica meacutedica inclu-

yan solamente la prescripcioacuten de medicamentos y permitan a cual-

quier fisioterapeuta aplicar sus praacutecticas sin permiso o interferencia

con un total desprecio por los peligros potenciales de su procederrdquo

Lo que resulta auacuten maacutes sorprendente es que situaciones similares

se produzcan en la actualidad no con los rayos X sino otros procedi-

mientos que prometen un maacuteximo de beneficios con un miacutenimo de

incomodidad pero que no curan nada y a la larga pudieran resultar

dantildeinos para el paciente La situacioacuten es mucho peor cuando los prac-

ticantes se ven estimulados por la indiferencia la tolerancia y a veces

el apoyo oficial sumado a criterios de autoridad para intentar acallar

las criacuteticas Una vez introducidos los supuestos tratamientos o tera-

pias son muy difiacuteciles de erradicar A pesar de que el procedimiento

de Tricho podiacutea llegar a causar la muerte reportes de viacutectimas dantildea-

das aparecieron en las revistas meacutedicas hasta unos 15 antildeos despueacutes

bien entrada la deacutecada de los cuarenta

Magnetismo terrestre y campo magneacutetico iquestQueacute es a fin de cuentas el magnetismo iquestY un campo magnetostaacuteti-

co iquestY la radiacioacuten electromagneacutetica No es posible contestar estas

preguntas en pocas palabras

Ante todo es necesario insistir y dejar bien establecido que una co-

sa son los campos magnetostaacuteticos propios de los imanes permanen-

tes que no variacutean con el tiempo y otra muy diferente la radiacioacuten

electromagneacutetica Sus propiedades difieren enormemente De aquiacute que

en este primer capiacutetulo se comience por los campos magnetostaacuteticos

describiendo el magnetismo mineral el campo magneacutetico terrestre

sus principales propiedades y su relacioacuten con el Sol y otros planetas

Magnetita

Las propiedades magneacuteticas del oacutexido de hierro se conocen desde los

tiempos antiguos La magnetita o piedra imaacuten un oacutexido natural de

foacutermula quiacutemica Fe3O4 tiene la propiedad de atraer los objetos elabo-

rados con hierro metaacutelico o sus aleaciones fenoacutemeno que ya le era

familiar a los antiguos egipcios griegos y romanos No es el uacutenico

oacutexido de hierro que existe pero la hematita -Fe2O3 la maghemita -

Fe2O3 y la wuumlstita FeO no poseen propiedades similares a la magneti-

ta 16

Los primeros yacimientos de magnetita de los que se tiene noticia

se encontraban cerca de Magnesia de Tesalia en Grecia junto a me-

nas de oxido y carbonato de magnesio Aparentemente de ahiacute se deri-

voacute el nombre magnetismo del griego μαγνέσ (magneacutes = imaacuten)

Cuando se frota repetidamente un pedazo de hierro alargado con

una piedra imaacuten este adquiere a su vez la capacidad de atraer deacutebil-

mente otros pedazos de hierro se convierte en un imaacuten permanente

Al igual que los trozos del mineral magnetita los imanes producidos

por frotamiento estaacuten polarizados es decir cada uno de ellos tiene dos

regiones o extremos donde las propiedades magneacuteticas se manifiestan

de forma maacutes intensa Las dos regiones se designaron arbitrariamente

como polo norte (o positivo) y polo sur (o negativo) Es faacutecil compro-

bar que los polos de igual signo se repelen y los de signo opuesto se

atraen

Una propiedad del hierro magnetizado es que cuando se le da una

forma alargada o de aguja y se le permite girar libremente (por ejem-

plo suspendido de una cuerda por su centro o flotando en agua sobre

un corcho) la aguja tenderaacute invariablemente a alinearse en la direccioacuten

aproximada norte-sur y de ahiacute los nombres polo norte para el extremo

que se orienta al norte y polo sur para el contrario Existen evidencias

de que los chinos utilizaban estas bruacutejulas rudimentarias para guiarse

en la navegacioacuten desde hace unos mil antildeos El instrumento se comen-

zoacute a utilizar en occidente unos 300 antildeos despueacutes En la figura 14 se

muestra una bruacutejula moderna

Cuando Cristoacutebal Coloacuten cruzoacute el Atlaacutentico en 1492 en busca de las

Indias notoacute que la aguja de su bruacutejula se desviaba ligeramente de la

direccioacuten norte indicada por las estrellas y que la desviacioacuten cambiaba

a medida que se alejaba del continente Pero no fue hasta unos 100

antildeos despueacutes que el meacutedico de la reina Isabel I de Inglaterra William

Gilbert logroacute explicar la desviacioacuten al considerar que la tierra era un

imaacuten gigantesco con sus polos magneacuteticos situados a cierta distancia

de los polos geograacuteficos Estos uacuteltimos son los puntos de la superficie

del planeta por donde pasa su imaginario eje de rotacioacuten El polo norte

o positivo de la bruacutejula siempre apunta al polo magneacutetico norte no al

geograacutefico ademaacutes la posicioacuten de los polos magneacuteticos no es inalte-

rable variacutea con los antildeos La diferencia entre la direccioacuten que indica la

bruacutejula y la del norte geograacutefico o verdadero se llama declinacioacuten

magneacutetica 17

Figura 14 Una aguja o laacutemina magnetizada que puede

girar libremente como la de la bruacutejula siempre apunta

al polo norte magneacutetico

Los imanes son capaces de atraerse o de repelerse y de atraer al

hierro sin que haya contacto directo entre ellos aunque se encuentren

separados a gran distancia La aguja de la bruacutejula gira a causa del

magnetismo terrestre alineaacutendose en la direccioacuten norte-sur a pesar de

que los polos magneacuteticos de la tierra se encuentran a miles de kiloacuteme-

tros Para explicar la existencia de esta interaccioacuten a distancia sin

contacto directo entre los cuerpos los fiacutesicos introdujeron el concepto

de campo magneacutetico

Se considera que cualquier imaacuten tiene asociado un campo magneacuteti-

co que modifica las propiedades del espacio que lo rodea El campo se

extiende en todas las direcciones y es el medio de interaccioacuten con

otros imanes con el hierro y con cualquier otro cuerpo que se conside-

re Se representa mediante una flecha o vector de longitud proporcio-

nal a su valor o intensidad en cada punto (vector intensidad de cam-

po)

Es usual representar la distribucioacuten del campo magneacutetico alrededor

de cualquier objeto mediante liacuteneas imaginarias las liacuteneas de induc-

cioacuten magneacutetica Se dibujan de forma tal que son paralelas a la direc-

cioacuten del vector intensidad de campo en cada punto En la figura 15 se

representan las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica de nuestro planeta Alliacute

donde aparecen maacutes unidas seraacute mayor la intensidad del campo

Figura 15 El extremo de la aguja imantada que apunta al

norte magneacutetico se denomina polo positivo o norte del

imaacuten y se designa con el signo (+) mientras que el otro es

el polo negativo o sur y se designa con el signo (-)

Como los polos magneacuteticos de igual signo se repelen y los de dife-

rente signo se atraen el polo magneacutetico terrestre situado al norte resul-

ta ser realmente un polo negativo (o sur) magneacutetico aunque se le de-

nomine ldquopolo magneacutetico norterdquo para diferenciarlo del polo geograacutefico

lo que a veces induce a confusioacuten

19

En la figura 15 es de notar que las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

solo son paralelas a la superficie de la tierra en las regiones cercanas al

ecuador En cualquier otra locacioacuten estaacuten algo desviadas formando un

cierto aacutengulo con la horizontal (lo que no impide que la bruacutejula siga

apuntando al norte) Es faacutecil comprobar el aacutengulo que forman las liacute-

neas con la horizontal utilizando una bruacutejula Una vez que haya sido

orientada hacia el norte en posicioacuten horizontal basta con girarla frac14 de

vuelta alrededor de la direccioacuten paralela a la aguja de manera que

quede perpendicular a su posicioacuten anterior La aguja giraraacute apuntando

hacia la tierra en el hemisferio norte y hacia el cielo en el hemisferio

sur quedando paralela a la liacutenea de induccioacuten y a la direccioacuten real del

campo en ese punto

El aacutengulo que forman las liacuteneas de induccioacuten con la horizontal en

cada punto de la Tierra es la lsquoinclinacioacutenrsquo del campo magneacutetico en ese

punto

Los polos magneacuteticos se encuentran a una distancia considerable

de los polos geograacuteficos Actualmente el polo norte magneacutetico se en-

cuentra cerca de la isla de Bathurst en el norte de Canadaacute a unos 1

600 km del norte geograacutefico el polo sur magneacutetico se encuentra cerca

de la Tierra Adelia de la Antaacutertica a unos 2 600 km del polo sur geo-

graacutefico Los polos magneacuteticos cambian de posicioacuten con el tiempo

fenoacutemeno conocido como deriva polar y se ha dado el caso de que la

deriva polar se invierta es decir que el desplazamiento de los polos

cambie de sentido o retroceda (Figura 16) La ciencia que estudia los

fenoacutemenos magneacuteticos asociados a la Tierra y su atmoacutesfera se conoce

como Geomagnetismo

A los polos magneacuteticos les gusta el movimiento Ademaacutes de desplazarse a lo largo de la historia geoloacutegica la polaridad

de los polos terrestres tambieacuten se ha invertido perioacutedicamente el norte

magneacutetico se ha convertido en sur y viceversa La razoacuten de estas in-

versiones no es conocida sin embargo han quedado registradas visi-

blemente en las rocas de origen iacutegneo que se van creando tanto en la

superficie de la tierra como en los fondos marinos de nueva forma-

cioacuten

En la deacutecada de 1900-1910 B Brunhes en Francia y M Matuyama

en Japoacuten encontraron que las rocas podiacutean catalogarse en dos grandes

grupos de acuerdo con sus propiedades magneacuteticas El primer grupo

correspondiacutea a las rocas de polaridad normal con su magnetizacioacuten

orientada en la misma direccioacuten y sentido del campo magneacutetico de la

Tierra El segundo estaba constituido por las rocas con polaridad in-

versa con la magnetizacioacuten orientada en sentido contrario a la del

campo terrestre Esta particularidad generoacute muchas interrogantes en su

eacutepoca pues la existencia de dos orientaciones magneacuteticas con sentido

contrario pareciacutea algo totalmente arbitrario e inexplicable Los estu-

dios en diversas locaciones geograacuteficas permitieron conocer con exac-

titud cuaacutel era la orientacioacuten del campo magneacutetico de nuestro planeta

en las diferentes eras geoloacutegicas

Figura 16 Deriva del polo magneacutetico norte durante

los uacuteltimos 200 antildeos Con anterioridad a 1831 estaba

maacutes cercano al polo norte y se desplazoacute hacia el sur

21

Hoy dia se sabe que la roca fundida o magma que fluye de los vol-

canes y hendiduras de la corteza terrestre contiene gases disueltos y

partiacuteculas minerales soacutelidas entre ellas partiacuteculas de magnetita La

magnetita pierde sus propiedades magneacuteticas por encima de los 587 oC pero vuelve a recuperarlas cuando la temperatura disminuye por

debajo de ese valor Cuando el magma se enfriacutea y solidifica las partiacute-

culas de magnetita se magnetizan en la misma direccioacuten que el campo

magneacutetico terrestre y su magnetismo queda ldquocongeladordquo en la posi-

cioacuten original Asiacute quedoacute grabada en la roca la ubicacioacuten del campo

magneacutetico de la tierra en el momento que el magma solidificoacute

Durante la 2da Guerra Mundial (1939-1945) las reservas de petroacute-

leo disminuyeron considerablemente a causa de las acciones beacutelicas

Al terminar la guerra se organizoacute una buacutesqueda intensa en las plata-

formas submarinas para tratar de remediar la escasez de combustible

Las compantildeiacuteas de petroacuteleo construyeron buques con equipos especia-

les de perforacioacuten capaces de cargar toneladas de tuberiacuteas y de perfo-

rar a kiloacutemetros de profundidad Los estudios relacionados con la

oceanologiacutea tambieacuten fueron estimulados por esta situacioacuten y los

oceanoacutelogos comenzaron a estudiar en detalle las caracteriacutesticas mag-

neacuteticas del fondo de los oceacuteanos Uno de los equipos utilizados con

este fin fue un tipo de magnetoacutemetro muy sensible desarrollado para

equipar a los aviones que se dedicaban a la guerra antisubmarina

Las experiencias obtenidas de los buques exploradores de petroacuteleo

se aprovecharon para construir el Glomar Challenger un barco de

investigaciones disentildeado especiacuteficamente para los estudios geoloacutegicos

marinos capaz de tomar muestras de roca a gran profundidad Poste-

riormente mediante meacutetodos paleontoloacutegicos y estudios de isoacutetopos

radiactivos se determinoacute la edad de esas rocas y su orientacioacuten relati-

va Se comproboacute que la expulsioacuten del magma durante decenas de mi-

les de antildeos habiacutea dado lugar a las diferentes cadenas montantildeosas que

actualmente existen en el fondo de los oceacuteanos

iquestPor queacute precisamente en el fondo de los oceacuteanos Porque alliacute la

corteza terrestre es maacutes delgada y para salir al exterior el magma ne-

cesita recorrer un camino mucho maacutes corto que por cualquier otra viacutea

(Figura 17)

22

Figura 17 Cordillera del AtlaacutenticoTomado de This

Dynamic Earth US Dept of the InteriorUS Geological

Survey ISBN 0-16-048220-8

En la medida que se fue revelando la distribucioacuten magneacutetica en el

fondo de los oceacuteanos las diferencias entre las rocas con polaridad

directa e inversa expuestas por Brunhes y Matuyama a principios del

siglo XX dejaron de ser arbitrarias y fue tomando forma un cierto

patroacuten de distribucioacuten Cuando la regioacuten analizada llegoacute a ser suficien-

temente extensa se comproboacute que las regiones magneacuteticas en los fon-

dos oceaacutenicos estaban conformadas en bandas similares a las franjas

de una cebra Franjas de rocas con magnetizacioacuten alterna de polaridad

directa e inversa se alternaban a ambos lados de la cresta central del

oceacuteano Atlaacutentico las denominadas bandas magneacuteticas

En el fondo del oceacuteano la corteza nueva se forma continuamente en la

cresta o parte superior de la cordillera (Figura 18) Lejos de la cresta

las rocas son muy viejas y a medida que nos acercamos a la cresta son

cada vez maacutes joacutevenes lo que se comprueba al analizar la cantidad de

sedimentos depositados en el lecho oceaacutenico Sobre las rocas maacutes

viejas descansa una mayor cantidad de sedimentos

Figura 18 Evidencia experimental de la formacioacuten de las

bandas a) La cresta hace 5 millones de antildeos b) Hace 2 millo-

nes de antildeos c) Hoy diacutea Adaptado de This Dynamic Earth US

Dept of the InteriorUS Geological Survey ISBN 0-16-

048220-8

Las rocas maacutes joacutevenes cercanas a la cresta siempre tienen polari-

dad normal coincidiendo con la direccioacuten actual del campo magneacutetico

terrestre Las bandas de rocas maacutes alejadas alternan su polaridad de

normal a inversa y viceversa indicando que el campo magneacutetico de la

tierra ha invertido su polaridad muchas veces a lo largo de millones de

antildeos Los modelos teoacutericos de formacioacuten de rocas en el fondo del

oceacuteano coinciden de forma excelente con los datos experimentales y

en el presente la corteza oceaacutenica se considera una especie de ldquocinta

magneacuteticardquo donde ha quedado registrada la historia del movimiento de

los polos y de las inversiones del campo magneacutetico terrestre durante mi-

llones de antildeos

En los uacuteltimos antildeos mediciones precisas han dado por resultado una

disminucioacuten significativa de la intensidad del campo magneacutetico terrestre

de aproximadamente 10 Se desconoce si este proceso conduciraacute a otra

inversioacuten de la polaridad o no en un futuro no muy lejano

Magnetosfera y viento solar iquestQuieacuten no sabe que el campo magneacutetico terrestre posibilita la orientacioacuten

geograacutefica con la ayuda de la bruacutejula Junto a la estrella polar sirvioacute de

guiacutea a los viajeros durante siglos Hoy diacutea tambieacuten tenemos el Global

Positional System (GPS) que realiza la misma funcioacuten con mucha mayor

precisioacuten apoyaacutendose en un sistema de 24 sateacutelites que circunvalan la

Tierra Lo que no desmerece ni mucho menos la utilidad de la bruacutejula

Pero es mucho menos conocido que el campo magneacutetico terrestre rea-

liza una segunda y mucha maacutes importante funcioacuten Protege nuestro plane-

ta de los excesos de la radiacioacuten solar hasta el punto que se ha estimado

que de no existir el campo magneacutetico la Tierra seriacutea un sitio seco y aacuterido

como Marte el viento solar habriacutea arrastrado al espacio su agua y su

atmoacutesfera desde hace muchiacutesimos antildeos

El viento solar es un flujo de partiacuteculas cargadas (mayormente proto-

nes y electrones de alta velocidad) que inciden continuamente sobre la

Tierra provenientes del Sol Las partiacuteculas logran escapar de la atraccioacuten

gravitatoria solar porque alcanzan gran energiacutea cineacutetica a causa de las

altas temperaturas

De manera similar a como el agua se desviacutea al chocar con la proa de

una embarcacioacuten y la rodea al interaccionar con el campo terrestre las

fuerzas magneacuteticas hacen que el viento solar cambie de rumbo sin modi-

ficar su energiacutea en una regioacuten del espacio llamada el arco de choque Las

partiacuteculas prosiguen su movimiento formando una larga cola alrededor de

la Tierra o girando a su alrededor creando asiacute una especie de cubierta o

envoltura la magnetofunda

Algunas partiacuteculas logran atravesar esa primera barrera magneacutetica pe-

ro son atrapadas maacutes adentro en los denominados cinturones de radia-

cioacuten de Van Allen (Figura 19) Otras logran lsquocolarsersquo finalmente y llegar

hasta la atmoacutesfera a traveacutes de las cuacutespides en los polos norte y sur inter-

accionando con los gases de las capas superiores La interaccioacuten se

25

puede observar a simple vista y es la que da origen a las auroras (boreal y

austral) fenoacutemeno muy comuacuten en las regiones polares pero que rara vez

se manifiesta cerca de los troacutepicos

Figura 19 Magnetosfera terrestre

Un efecto adicional de esta interaccioacuten electromagneacutetica es que

modifica las corrientes eleacutectricas en la ionosfera regioacuten donde se re-

flejan las ondas de radio De aquiacute que cuando la radiacioacuten es intensa

puede perturbar notablemente las comunicaciones y afectar incluso

los instrumentos electroacutenicos maacutes sensibles

Tormenta magneacutetica La tormenta magneacutetica es una perturbacioacuten transitoria global del cam-

po magneacutetico terrestre Consiste en un descenso bien definido de la

intensidad del campo en todo el planeta no mayor de 05 Dura

entre 12 y 24 horas seguido por una recuperacioacuten gradual que persiste

de 1 a 4 diacuteas La disminucioacuten es causada por un campo magneacutetico

sobrepuesto que se suma al campo terrestre en direccioacuten contraria

reduciendo su valor Se genera en la denominada corriente de anillo

en el cinturoacuten exterior de radiacioacuten que circunvala al planeta cuando

es reforzado por los protones procedentes de alguna erupcioacuten solar

violenta La existencia de esta y otras corrientes alrededor de nuestro

planeta ha sido determinada con gran precisioacuten a partir de las medi-

ciones realizadas por sateacutelites (Figura 110)

Figura 110 La corriente de anillo alrededor de la Tierra

En la actualidad es posible monitorear de forma continua la inten-

sidad del campo magneacutetico terrestre el observatorio Kakioka en Ja-

poacuten publica el registro diario en su sitio WEB (httpwwwkakioka-

jmagojpenindexhtml)

La relacioacuten entre las tormentas magneacuteticas y las manchas solares es

bien conocida desde finales del siglo XIX Cuando son visibles gran-

des manchas solares es mucho maacutes probable que aparezca una gran

tormenta magneacutetica El intenso campo magneacutetico asociado a las man-

chas va unido a fulguraciones y eyecciones de sustancia en la corona

solar Es asiacute como se proyectan nubes de plasma hacia el espacio in-

terplanetario en direcciones bien definidas Si una de esas eyecciones

se orienta hacia la Tierra su frente de onda daraacute origen a una tormenta

magneacutetica

El 13 de marzo de 1989 una tormenta severa hizo colapsar las re-

des eleacutectricas en Queacutebec Canadaacute En cuestioacuten de segundos muchos

circuitos de proteccioacuten se desconectaron Seis millones de personas

quedaron sin energiacutea eleacutectrica durante nueve horas con grandes peacuter-

didas econoacutemicas Esta excepcional tormenta magneacutetica produjo auro-

ras boreales a distancias tan lejanas del polo como es el sur de Texas

Fue el resultado de una gran emisioacuten de masa en la corona solar que

tuvo lugar 4 diacuteas antes

iquestSon dantildeinas las tormentas magneacuteticas La exposicioacuten directa a la

radiacioacuten de partiacuteculas de alta energiacutea como las que componen el

viento solar pueden causar enfermedad por radiacioacuten a personas y

animales El mecanismo es el mismo que el que tiene lugar durante las

explosiones o accidentes nucleares las partiacuteculas atraviesan los tejidos

causando dantildeos microscoacutepicos en las ceacutelulas La radiacioacuten puede afec-

tar los cromosomas causar caacutencer o servir de plataforma para otros

problemas de salud Dosis muy grandes son fatales de inmediato

La atmoacutesfera y la magnetosfera proporcionan un nivel adecuado de

proteccioacuten en la superficie terrestre pero los cosmonautas que se en-

cuentran en oacuterbita estaacuten sujetos a dosis potencialmente letales si son

expuestos a la radiacioacuten proveniente de una erupcioacuten solar Este es

otro de los problemas ineludibles que hay que resolver durante los

vuelos espaciales

Existe mucha especulacioacuten sobre si la lluvia de partiacuteculas que ori-

gina las tormentas magneacuteticas puede o no afectar a las personas en la

superficie terrestre pero casi no hay definiciones hasta el momento

Un reporte del antildeo 2000 publicado en el Astronomical amp Astrophysi-

cal Transactions (Vol 19 1) bajo el tiacutetulo ldquoConfirmacioacuten experimen-

tal del efecto bioefectivo de las tormentas magneacuteticasrdquo asienta sus

resultados en un meacutetodo de diagnoacutestico muy cuestionado y calificado

como no cientiacutefico la electropuntura de Voll (ver capiacutetulo 8) Estu-

dios maacutes recientes fundamentados en mediciones de mayor confiabi-

lidad indican una deacutebil relacioacuten estadiacutestica entre las tormentas magneacute-

ticas y la presioacuten arterial Esos estudios auacuten no han sido reproducidos

por otros investigadores por lo que no se pueden considerar como

definitivos

Magnetismo planetario y solar Los cuatro planetas gigantes (Juacutepiter Saturno Urano y Neptuno) po-

seen campos magneacuteticos mucho maacutes intensos que el terrestre El eje

magneacutetico de Saturno parece estar alineado exactamente con su eje

geograacutefico de rotacioacuten mientras que los de Urano y Neptuno estaacuten

inclinados unos 60ordm a partir del eje geograacutefico Venus por el contrario

no es magneacutetico mientras que el pequentildeo Mercurio solo ligeramente

maacutes grande que nuestra luna sorprendioacute a los cientiacuteficos por estar

magnetizado

Marte y la Luna no poseen campo magneacutetico pero presentan en su

superficie grupos de rocas magnetizadas de forma permanente sugi-

riendo que en alguacuten momento siacute lo tuvieron Los grupos de rocas

magnetizadas en Marte observadas por primera vez en la misioacuten es-

pacial del Mars Global Surveyor son especialmente sorprendentes

debido a que parecen formar bandas similares a las que aparecen en la

cordillera del Atlaacutentico

El campo magneacutetico de Juacutepiter es en particular notable Si los

campos de la Tierra y Juacutepiter fueran representados aproximadamente

por barras magneacuteticas en el centro del planeta la de Juacutepiter seriacutea unas

20 000 veces maacutes intensa El eje magneacutetico de Juacutepiter estaacute ligeramente

desviado del eje de rotacioacuten tal como sucede en la Tierra pero mien-

tras Juacutepiter y la Tierra giran en el mismo sentido la polaridad magneacute-

tica de Juacutepiter se encuentra invertida tiene sentido contrario al de la

Tierra

El Sol posee un campo magneacutetico semejante al de la Tierra pero

su magnetismo se manifiesta adicionalmente de otra manera A prin-

cipios de los antildeos 1600 Galileo Galilei y Christopher Scheiner obser-

varon manchas que se moviacutean en el ecuador solar Tardaban 27 diacuteas

en dar una vuelta completa por lo que dedujeron que el Sol giraba El

periacuteodo se incrementaba a 295 diacuteas en las regiones lejanas al ecuador

indicando que la superficie del Sol no era soacutelida Galileo y Scheiner

supusieron que las manchas eran nubes que flotando sobre la superfi-

cie obstruiacutean parcialmente el paso de luz

Ahora se sabe que las regiones de las manchas no son nubes sino que

estaacuten asociadas a intensos campos magneacuteticos Son maacutes oscuras porque

estaacuten algo maacutes friacuteas unos 2000 ordmC por debajo de la temperatura de los

alrededores Se supone que de alguna manera los intensos campos magneacute-

ticos reducen el flujo local de calor y disminuyen la temperatura en esa

regioacuten pero el proceso mediante el cual ocurre la reduccioacuten auacuten se des-

conoce Los astroacutenomos piensan que las corrientes eleacutectricas que fluyen

en el plasma solar y crean esos campos magneacuteticos toman su energiacutea de la

desigual rotacioacuten del Sol maacutes raacutepida en el ecuador

La intensidad de los campos calculada a partir de diversas mediciones

realizadas en la Tierra y en misiones espaciales con instrumentos muy

especializados resulta ser unas 3000 veces mayor que la del campo mag-

neacutetico terrestre A modo de comparacioacuten el valor de la intensidad de

campo de un imaacuten corriente como el de una bocina de audio puede ser

de 100 a 300 veces la del campo terrestre

Las manchas solares presentan muchos rasgos enigmaacuteticos Su

cantidad aumenta y disminuye siguiendo un ciclo algo irregular que

dura unos 11 antildeos (Figura 111) La mayor parte de las veces las man-

chas aparecen por pares con polaridades magneacuteticas opuestas En la

primera mitad de un ciclo la primera mancha que aparece tiene siem-

pre polaridad norte o (+) y la mancha siguiente polaridad sur (-)

pero en el ciclo posterior las polaridades se invierten

Figura 111 Ciclo de repeticioacuten del nuacutemero de man-

chas solares (Tomado de httpwwwistpgsfc

nasagovstargazeMintrohtm)

El campo magneacutetico global del Sol asociado a sus polos norte y

sur tambieacuten invierte su polaridad cada ciclo unos 3 antildeos despueacutes de

cada miacutenimo de manchas Todo lo anterior indica que este ciclo de 11

antildeos de las manchas solares es un fenoacutemeno esencialmente magneacutetico

Existen varias teoriacuteas para intentar explicar este comportamiento pero

ninguna es definitoria

Teoriacutea del dinamo autosustentable

Esta teoriacutea trata de explicar el origen de los campos magneacuteticos

presentes en muchos astros mediante un modelo simplificado que

imita la realidad Para ello considera un liacutequido conductor de la elec-

tricidad que se encuentra en rotacioacuten Ademaacutes su temperatura no es

homogeacutenea por lo que existen corrientes de conveccioacuten en su seno

similares a las que aparecen en un liacutequido calentado en una cazuela

Las primeras suposiciones acerca del origen del magnetismo terrestre

se sustentaban por el criterio de que la rotacioacuten de la Tierra era la res-

ponsable de la existencia del campo magneacutetico En primera instancia

la idea parece atractiva pues a las partiacuteculas elementales como los

protones y electrones se les asocia cierta rotacioacuten elemental (el mo-

mento angular orbital y el momento angular de spin) y ademaacutes poseen

propiedades magneacuteticas Asiacute por ejemplo PM Blackett ganador del

premio Nobel de 1948 por su trabajo acerca de los rayos coacutesmicos

sugirioacute alguna vez que quizaacutes cualquier objeto en rotacioacuten deberiacutea

tener un campo magneacutetico asociado Sin embargo todos los experi-

mentos realizados con este fin proporcionaron resultados negativos

Posteriormente el descubrimiento de la inversioacuten de la polaridad del

campo magneacutetico ocurrida muchas veces en los uacuteltimos millones de

antildeos (desde luego sin que el sentido de rotacioacuten de la Tierra variacutee)

contradijo enteramente la suposicioacuten de Blackett

Mediante el estudio de las ondas siacutesmicas que se originan durante

los terremotos se ha llegado a conocer que la Tierra posee un nuacutecleo

liacutequido denso de aproximadamente la mitad de su diaacutemetro constitui-

do esencialmente por hierro fundido A su vez ese nuacutecleo liacutequido

posee un nuacutecleo soacutelido auacuten maacutes pequentildeo (Figura 112)

Se supone que el metal fundido estaacute circulando respecto al nuacutecleo

y atraviesa continuamente el campo magneacutetico existente lo que crea-

riacutea corrientes eleacutectricas en el seno del liacutequido Como las corrientes

eleacutectricas generan campos magneacuteticos (ver capiacutetulo 3) de alguna ma-

nera la rotacioacuten creariacutea un campo magneacutetico autosostenido Es decir

el campo generariacutea corrientes que a su vez dariacutean origen al campo que

a su vez engendrariacutea otras corrientes y asiacute sucesivamente La dificul-

tad esencial radica en que hay que demostrar lo anterior basaacutendose

rigurosamente en las leyes de la fiacutesica lo que nadie ha logrado hasta el

momento

El problema es bastante peliagudo porque entre otras cosas la Tie-

rra gira alrededor de un eje imaginario lo que inmediatamente sugiere

que ese eje deberiacutea funcionar como un eje de simetriacutea Sin embargo

ya en 1931 Thomas G Cowling en Inglaterra demostroacute que ninguna

dinamo autosostenida en el centro de la Tierra podiacutea tener un eje de

simetriacutea Auacuten maacutes para resolver el problema de forma incontroverti-

ble seriacutea tambieacuten necesario obtener informacioacuten sobre las fuentes de

calor en el interior del planeta (informacioacuten que no se posee) o al me-

nos hacer suposiciones razonables que conduzcan a una solucioacuten

aceptable 31

Figura 112 El centro de la Tierra Tomado de

httpistpgsfcnasagovearthmagMdynamo2htm

Las fuentes de calor generan movimientos de conveccioacuten en el nuacutecleo

que tambieacuten tendriacutean que formar parte de la solucioacuten del problema

Pero no solo se desconoce doacutende estaacuten las fuentes maacutes intensas de

calor adicionalmente cualquier movimiento de conveccioacuten causado

por el calor estaraacute muy modificado por la rotacioacuten de la Tierra El

efecto seriacutea similar a coacutemo se modifica el movimiento de las masas de

aire en la atmoacutesfera haciendo que huracanes y tormentas se arremoli-

nen en su forma caracteriacutestica

Los intentos teoacutericos realizados hasta el momento solo proporcionan

aproximaciones que no se ajustan a la realidad Los modelos numeacuteri-

cos maacutes recientes buscan soluciones computadorizadas basadas en las

ecuaciones de la magnetohidrodinaacutemica pero para llegar a una solu-

cioacuten vaacutelida se deben resolver sistemas de ecuaciones muy complejos

cuyos paraacutemetros incluso no estaacuten bien determinados Se puede obte-

ner informacioacuten adicional en Demorest Paul Dynamo Theory and

Earths Magnetic Field 21 May 2001

(httpsetiathomeberkeleyedu~pauldetc210BPaperpdf) y tambien

en Fitzpatrick Richard MHD Dynamo Theory 18 May 2002

(httpfarsidephutexaseduteachingplasmalecturesnode69html)

CAPIacuteTULO 2

CAMPO MAGNEacuteTICO

Magnetismo microscoacutepico

Cualquier cuerpo estaacute formado por los pequentildeiacutesimos aacutetomos y estos a

su vez estaacuten constituidos por partiacuteculas mucho maacutes pequentildeas princi-

palmente protones neutrones y electrones aunque no son las uacutenicas

Protones y neutrones se concentran en un nuacutecleo diminuto 10 000 ve-

ces menor que la envoltura donde se encuentran los electrones en mo-

vimiento formando una especie de nube poco definida (figura 21) El

electroacuten es auacuten mucho maacutes pequentildeo tanto que resulta difiacutecil precisar

con exactitud cuaacutento maacutes

Figura 21 A Esquema aproximado de un aacutetomo B Re-

presentacioacuten imaginaria utilizada en algunos caacutelculos y

aproximaciones (modelo planetario)

Aacutetomo significa indivisible en griego La palabra se sigue usando

aunque en realidad los aacutetomos dejaron de ser indivisibles hace mucho

Son muy pequentildeos el aacutetomo maacutes ligero el de hidroacutegeno tiene un diaacute-

metro de aproximadamente 10-10 m (00000000001 m o una diezmillo-

neacutesima de miliacutemetro) Una sola gota de agua contiene maacutes de mil trillo-

nes de aacutetomos Un milloacuten de billones Se expresa por la unidad seguida

de 18 ceros o 1018 En las uacuteltimas deacutecadas la tecnologiacutea moderna ha

permitido fotografiar los aacutetomos e incluso manipularlos uno a uno

(figura 22)

Figura 22 Imaacutegenes de aacutetomos individuales obtenidas me-

diante diversos microscopios de uacuteltima generacioacuten A Aacuteto-

mos ordenados en la superficie de un soacutelido obtenida con un

microscopio electroacutenico de alta resolucioacuten B Aacutetomos indi-

viduales de xenoacuten sobre una superficie de niacutequel ordenados

utilizando un microscopio tuacutenel de barrido para formar las

letras IBM (International Businnes Machines)

Los aacutetomos tienen masa Todos los cuerpos son atraiacutedos hacia la

Tierra y al ser colocados en una balanza tienen peso Cuando los cuer-

pos estaacuten en reposo el peso se expresa por la conocida relacioacuten P =

mg donde m es la suma de las masas de los aacutetomos que lo conforman y

g la aceleracioacuten de la gravedad Los cuerpos tambieacuten poseen propieda-

des eleacutectricas los neutrones en el aacutetomo no tienen carga pero los pro-

tones tienen carga positiva y los electrones negativa En condiciones

normales los cuerpos son eleacutectricamente neutros pues sus aacutetomos po-

seen igual cantidad de protones y electrones Pero si por alguna razoacuten

un cuerpo adquiere electrones en exceso se cargaraacute negativamente Por

el contrario si tiene un defecto de electrones entonces predominaraacute la

carga positiva de los protones y el cuerpo tendraacute una carga positiva La

experiencia nos dice que los cuerpos cargados que poseen igual carga

se repelen y los de carga diferente se atraen

Finalmente ademaacutes de poseer extensioacuten masa y propiedades eleacutec-

tricas las sustancias tambieacuten poseen propiedades magneacuteticas Cada

electroacuten atesora un magnetismo intriacutenseco o momento magneacutetico cuyo

valor se representa por el momento magneacutetico de spin (μs) y se com-

porta como un imaacuten en miniatura Protones y neutrones tambieacuten poseen

un magnetismo intriacutenseco pero menos intenso que el de los electrones

Cuando los electrones pasan a formar parte de un aacutetomo especiacutefico

pueden o no comunicarle propiedades magneacuteticas en dependencia de su

cantidad y su pareamiento La razoacuten es que tienden a ubicarse en la

envoltura atoacutemica por pares con la polaridad opuesta anulando mu-

tuamente su magnetismo de la misma forma que dos imanes largos y

estrechos tienden a cancelarlo al pegarse por sus polos opuestos Si

todos los electrones estaacuten pareados el magnetismo total se cancelaraacute

Una contribucioacuten adicional de los electrones al magnetismo atoacutemico

resulta del momento magneacutetico orbital (μL) originado por la interac-

cioacuten de los electrones con el nuacutecleo atoacutemico (figura 23) El momento

magneacutetico atoacutemico (a) recoge las contribuciones de los momentos

magneacuteticos orbitales y de spin de todos los electrones del aacutetomo

Figura 23 Representacioacuten claacutesica del

momento magneacutetico de spin μs y el

momento magneacutetico orbital μL asocia-

dos a un electroacuten

Cuando la suma de las contribuciones de todos los electrones se anu-

la se obtiene un aacutetomo diamagneacutetico (μa = 0) que esencialmente no

posee propiedades magneacuteticas intriacutensecas aunque puede ser repelido

deacutebilmente por un campo magneacutetico externo como se veraacute en la sec-

cioacuten siguiente Las sustancias formadas por aacutetomos de este tipo son

sustancias o materiales diamagneacuteticos

En los aacutetomos paramagneacuteticos la suma de contribuciones produce un

momento magneacutetico no nulo (μa ne 0) y cada aacutetomo se comporta como

un imaacuten microscoacutepico Cuando esos aacutetomos se unen dan origen a los

materiales paramagneacuteticos

35

En adicioacuten existen aacutetomos paramagneacuteticos un tanto especiales que

se organizan de forma espontaacutenea para formar soacutelidos con propiedades

magneacuteticas mucho maacutes intensas que los paramagneacuteticos convenciona-

les estos soacutelidos se denominan ferromagneacuteticos y se describen en las

secciones siguientes

Diamagnetismo

Son diamagneacuteticos algunos metales como el cobre y el bismuto los

gases inertes como el helio el argoacuten y el neoacuten el hidroacutegeno molecular

la sal de mesa el agua y muchos otros compuestos orgaacutenicos e inorgaacute-

nicos Sin embargo a pesar de que el momento magneacutetico de los aacuteto-

mos de las sustancias diamagneacuteticas es nulo estas sustancias son capa-

ces de interaccionar con los campos magneacuteticos externos por la razoacuten

siguiente

Cuando un campo magneacutetico externo actuacutea sobre un material dia-

magneacutetico en los aacutetomos que lo componen aparecen dipolos magneacuteti-

cos inducidos similares a pequentildeos imanes pero de sentido contrario al

del campo externo aplicado Surgen fuerzas de repulsioacuten muy deacutebiles y

la sustancia diamagneacutetica es repelida hacia la regioacuten donde el campo

magneacutetico es menos intenso Esta propiedad es independiente de si el

campo externo tiene polaridad norte o polaridad sur

La interaccioacuten diamagneacutetica es muy pequentildea Solo es detectable

cuando se aplican campos magneacuteticos muy intensos y no es necesario

tomarla en cuenta en aplicaciones de intereacutes praacutectico cuando hay pre-

sentes efectos magneacuteticos adicionales como los paramagneacuteticos o fe-

rromagneacuteticos

Paramagnetismo

Son paramagneacuteticos algunos gases como el nitroacutegeno y oxiacutegeno mole-

culares metales como el aluminio el wolframio y el platino y muchas

sales y otros compuestos Al acercarse una sustancia paramagneacutetica a

un campo magneacutetico cada aacutetomo interacciona por separado con el

campo y su momento magneacutetico tiende a orientarse en la direccioacuten del

campo externo o se orienta realmente si la sustancia es un gas o un

liacutequido poco viscoso Conjuntamente surgen fuerzas de atraccioacuten tal y

como ocurre con los polos opuestos de dos imanes convencionales y la

sustancia es atraiacuteda deacutebilmente como un todo hacia la regioacuten donde el

campo es maacutes intenso (hacia donde estaacuten maacutes unidas las liacuteneas de in-

duccioacuten magneacutetica)

En la figura 24 una barra imantada ilustra lo dicho anteriormente

Las liacuteneas de induccioacuten salen de un extremo y se curvan para llegar al

otro formando rizos o bucles cerrados con una parte dentro del imaacuten y

la otra fuera El campo magneacutetico es maacutes intenso en los extremos de la

barra donde las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica estaacuten maacutes unidas en los

costados donde estaacuten separadas el campo magneacutetico es maacutes deacutebil

Figura 24 Las sustancias paramagneacuteticas son atraiacutedas

hacia donde el campo es maacutes intenso (liacuteneas de induccioacuten

magneacutetica maacutes unidas) Las diamagneacuteticas son repelidas

Este comportamiento no depende de si el polo es norte o

sur

Magnetismo macroscoacutepico No es posible separar los polos magneacuteticos Cualquier intento de dividir

un imaacuten permanente da origen a otros imanes con sus correspondientes

polos positivo y negativo aunque la divisioacuten se repita hasta alcanzar un

tamantildeo microscoacutepico y llegar al nivel atoacutemico (figura 25) Significa

que no existe una carga o monopolo magneacutetico anaacutelogo a la carga eleacutec-

trica que seraacute analizada en el capiacutetulo siguiente

La intensidad del campo magneacutetico en el vaciacuteo se designa usual-

mente por H o por la induccioacuten magneacutetica B Cuando se designa por

37

H su magnitud en el Sistema Internacional de Unidades se mide en

amperemetro (Am) Cuando se designa por B se mide en tesla (T) En

otros sistemas de unidades ya en desuso se utilizaban el Oersted (Oe)

y el Gauss (G) con ese fin Maacutes detalles sobre el Sistema Internacional

de Unidades aparecen en el apeacutendice al final del capiacutetulo

Figura 25 Dipolo magneacutetico

En el vaciacuteo B y H se relacionan por la expresioacuten B = oH donde o

es una constante denominada permeabilidad del vaciacuteo En cualquier

otro medio B y H se relacionan seguacuten B = o(H + M) donde H es el

campo externo al medio y M la magnetizacioacuten originada por la contri-

bucioacuten de los momentos magneacuteticos internos de la sustancia en cues-

tioacuten

Otros paraacutemetros magneacuteticos son la permeabilidad relativa r y la

susceptibilidad magneacutetica m relacionada con r por la expresioacuten m =

r ndash1 Para los paramagneacuteticos m es positiva mientras que para los

diamagneacuteticos es negativa En la tabla 21 aparecen los valores de algu-

nas sustancias Los valores negativos indican que tanto el cobre como

el agua son diamagneacuteticos

TABLA 21

Susceptibilidad magneacutetica de algunas sustancias

Sustancia m (adimensional)

Cobre - 098 x 10-5

Magnesio 12 x 10-5

Oxiacutegeno (1 atm) 1935 x 10-8

Agua - 056 x 10-6

38

Las ceacutelulas y los tejidos no obstruyen apreciablemente el paso del

campo magneacutetico De ahiacute que cuando se aplica uno de estos campos a

una planta animal o persona aunque sea de muy baja intensidad siem-

pre podraacute interactuar en mayor o menor grado con todas las moleacuteculas

aacutetomos e iones del sujeto en cuestioacuten La interaccioacuten seraacute mucho menos

importante con los aacutetomos e iones diamagneacuteticos que con los paramag-

neacuteticos y por regla general esta uacuteltima es la interaccioacuten que se debe

considerar junto a la ferromagneacutetica Las cargas en movimiento dentro

del organismo que crean corrientes eleacutectricas de intensidad detectable

tambieacuten pueden interaccionar con los campos magneacuteticos Si los cam-

pos magneacuteticos son muy intensos su interaccioacuten con las ceacutelulas y los

tejidos puede causar perjuicios en el organismo como se veraacute maacutes ade-

lante

Paramagnetismo y bajas temperaturas

Mediante la magnetizacioacuten y desmagnetizacioacuten sucesiva de sustancias

paramagneacuteticas se han obtenido las temperaturas maacutes lsquofriacuteasrsquo posibles

Desarrollado por primera vez en 1937 por el quiacutemico William Giauque

el meacutetodo utiliza un campo externo para alinear los momentos magneacuteti-

cos de los aacutetomos de la sustancia utilizada para enfriar usualmente una

sal paramagneacutetica en disolucioacuten La disolucioacuten se sumerge en un bantildeo

de helio liacutequido (- 2689 degC) que la enfriacutea y a la vez sirve de conduc-

tor del calor

La sal logra enfriarse conjuntamente con sus alrededores porque pa-

ra lograr alinearse cuando se aplica un campo externo los momentos

magneacuteticos de los aacutetomos que la componen necesitan ceder calor El

helio liacutequido traslada ese calor al exterior Cuando se eliminan a la vez

la conduccioacuten del calor (aislando el sistema) y el campo magneacutetico

externo los momentos magneacuteticos adoptan nuevamente una orientacioacuten

desordenada absorben calor y reducen la temperatura de la sal y sus

alrededores El proceso se repite ciacuteclicamente para lograr la mayor dis-

minucioacuten posible de la temperatura

Con este proceso se han alcanzado temperaturas muy cercanas al ce-

ro de la escala absoluta de Kelvin (hasta 0002 K) La temperatura del

hielo fundente (cero grados de la escala Celsius) equivale a 27315 K

El cero de la escala Kelvin se conoce como cero absoluto

De seguro el lector ya se habraacute preguntado iquestpor queacute algunas sustan-

cias tienen un magnetismo mucho maacutes fuerte que las demaacutes iquestPor queacute

algunas se magnetizan permanentemente formando imanes y otras no

La respuesta estaacute en que como se dijo antes dentro de las sustancias

formadas por aacutetomos paramagneacuteticos existe un grupo especial que tiene

propiedades magneacuteticas muy acentuadas las sustancias ferromagneacuteti-

cas

Ferromagnetismo

Ciertos soacutelidos metaacutelicos como el hierro el niacutequel el cobalto y muchas

de sus aleaciones son ferromagneacuteticos Estos materiales son atraiacutedos

fuertemente por el imaacuten con una intensidad miles de veces mayor que

los materiales paramagneacuteticos Algunos de ellos tienen la propiedad de

que pueden ser magnetizados permanentemente mediante un proceso

conocido por magnetizacioacuten teacutecnica que consiste en someter el mate-

rial a la accioacuten de un campo magneacutetico externo de gran intensidad

generado por un electroimaacuten (ver figura 211)

En adicioacuten a los metales y aleaciones tambieacuten existen oacutexidos y ce-

raacutemicas que poseen propiedades magneacuteticas notables La magnetita

Fe3O4 es una de estas sustancias asiacute como otros oacutexidos sinteacuteticos de

parecida estructura cristalina donde parte de los aacutetomos de hierro se

sustituyen con manganeso niacutequel cobalto zinc litio o sus mezclas

Los oacutexidos poseen un magnetismo un tanto diferente al anterior desde

el punto de vista microscoacutepico y se les llama ferrimagneacuteticos aunque

no existen diferencias esenciales en su comportamiento macroscoacutepico

La mayor diferencia es que los metales y aleaciones son buenos con-

ductores de la electricidad pero los ferrimagneacuteticos la conducen muy

mal son aislantes de la corriente eleacutectrica Sus propiedades magneacuteticas

aunque intensas no llegan a ser tan notables como en los ferromagneacuteti-

cos pero por otra parte su alta resistividad las hace insustituibles en

muchas aplicaciones Por ejemplo en dispositivos para radio y televi-

sioacuten donde los metales ferromagneacuteticos dan origen a grandes peacuterdidas

de energiacutea por disipacioacuten de calor

La intensa actividad magneacutetica de los materiales ferro y ferrimagneacute-

ticos se debe a que los aacutetomos de estas sustancias interaccionan espon-

taacuteneamente unos con otros Esa interaccioacuten hace que sus momentos

magneacuteticos se ordenen en conglomerados de tamantildeo microscoacutepico

llamados dominios magneacuteticos Todos los momentos magneacuteticos atoacute-

micos dentro de un determinado dominio apuntan en la misma

40

direccioacuten por lo que cada dominio se comporta como un dipolo magneacute-

tico de intensidad miles de veces mayor que la de un solo momento

magneacutetico de valor a

Es posible caracterizar el efecto magneacutetico mediante la magnetiza-

cioacuten M nuacutemero de momentos magneacuteticos atoacutemicos por unidad de vo-

lumen en el material considerado Si se utiliza el siacutembolo para indicar

la suma de todos los momentos magneacuteticos atoacutemicos a

en un volumen

V determinado entonces a

V

M La pequentildea flecha sobre μa indica

que al sumar hay que tomar en cuenta las diferentes direcciones hacia

donde estaacuten orientados los momentos magneacuteticos (son magnitudes vec-

toriales a diferencia de las escalares como la masa o la temperatura

que simplemente se suman) En el Sistema Internacional de Unidades

M se mide en las mismas unidades de H amperemetro (Am)

Dentro de cada dominio donde todos los momentos magneacuteticos

atoacutemicos estaacuten orientados en la misma direccioacuten M tiene el mayor

valor posible que puede alcanzar M = Ms (magnetizacioacuten de satura-

cioacuten) Sin embargo no todos los dominios magneacuteticos del material

estaacuten orientados en la misma direccioacuten A causa de la agitacioacuten teacutermica

siempre presente cada dominio estaraacute orientado en una direccioacuten dife-

rente a la de los restantes (figura 26) Si se considera el volumen de

todo el material y se suman los momentos magneacuteticos de todos los do-

minios microscoacutepicos aquellos orientados en sentido contrario se can-

celaraacuten El efecto que se obtiene al nivel macroscoacutepico es el de un ma-

terial sin magnetizacioacuten (M = 0)

En resumen en un material ferromagneacutetico no magnetizado previa-

mente dentro de cada dominio microscoacutepico la magnetizacioacuten tiene un

valor Ms pero en el promedio macroscoacutepico para todo el material M =

0

Para orientar todos los dominios en una misma direccioacuten es necesa-

rio aplicar un campo externo H asiacute es posible lograr que las fronteras

entre los dominios (las paredes de dominio) se desplacen de sus posi-

ciones de equilibrio Mediante ese mecanismo los dominios orientados

en la direccioacuten favorable paralela a H aumentan de tamantildeo a costa de

los dominios vecinos Aparece entonces una magnetizacioacuten macroscoacute-

pica resultante M ne 0 en la direccioacuten del campo aplicado y una fuerza F

de atraccioacuten notable sobre el material dirigida hacia el origen del cam-

po externo (figura 26) Si H es bastante intenso llega un momento en

que todos los momentos magneacuteticos apuntan en la misma direccioacuten y el

material queda totalmente magnetizado (o saturado) en lo macroscoacutepi-

co

Figura 26 Aplicacioacuten de un campo externo H sobre un

material ferromagneacutetico Aparece una fuerza F de

atraccioacuten hacia el origen del campo Si hay condiciones

adecuadas al retirar el campo externo el material queda

magnetizado en forma permanente

Materiales lsquodurosrsquo y lsquoblandosrsquo

Seguacuten su comportamiento en presencia del campo externo H los mate-

riales ferro y ferrimagneacuteticos tanto metaacutelicos como ceraacutemicos se divi-

den en duros y blandos En los materiales lsquodurosrsquo es necesario aplicar

un campo intenso para magnetizar el material Estos materiales se usan

para construir imanes artificiales pues son capaces de retener una parte

importante de la magnetizacioacuten despueacutes de que se retira el campo apli-

cado En los materiales lsquoblandosrsquo el campo necesario para magnetizar

el material es muy pequentildeo De aquiacute que estos materiales se utilicen

para fabricar dispositivos eleacutectricos y electroacutenicos que van a ser some-

tidos a un reacutegimen de campo variable (transformadores inductores y

nuacutecleos de electroimanes) donde la retencioacuten de la magnetizacioacuten o

remanencia es indeseable

Tanto los materiales duros como los blandos presentan el fenoacutemeno

de histeacuteresis que consiste en el retraso de la magnetizacioacuten M respecto

al campo aplicado H Si se grafican los diferentes valores que M va

tomando cuando H primero aumenta y despueacutes disminuye hasta inver-

tir su sentido se obtiene una curva cerrada caracteriacutestica llamada lazo

de histeacuteresis (figura 27) En vez de la magnetizacioacuten M tambieacuten es

usual emplear la induccioacuten magneacutetica B = μo (H + M) para caracterizar

el lazo En la figura 27 un valor negativo de H indica que se invirtioacute su

sentido Para H = 0 la magnetizacioacuten no se anula sino que toma el va-

lor Mr = Bro (magnetizacioacuten remanente) Para lograr anular la magne-

tizacioacuten del material es necesario aplicar un campo contrario de inten-

sidad Hc denominado fuerza coercitiva

El aacuterea encerrada por el lazo de histeacuteresis es proporcional a la ener-

giacutea que hay que gastar para magnetizar el material En un nuacutecleo some-

tido a una corriente alterna de alta frecuencia como ocurre en los cir-

cuitos de radio y TV el campo magneacutetico se invierte continuamente

miles o millones de veces por segundo si el aacuterea del lazo no es muy

pequentildea las peacuterdidas de energiacutea seraacuten prohibitivas Por el contrario un

material disentildeado para aplicarse como imaacuten permanente usualmente

requiere de un lazo de histeacuteresis con la mayor aacuterea posible pues una

cifra de meacuterito para esta aplicacioacuten es el maacuteximo valor del producto BH

en el cuadrante superior izquierdo del lazo de histeacuteresis (fig 27)

El producto (BH)maacutex mide la energiacutea magneacutetica almacenada en el

imaacuten a mayor energiacutea mayor poder de atraccioacuten para un mismo volu-

men de material magneacutetico Un gran (BH)maacutex requiere a su vez grandes

valores de Mr y Hc Mientras mayores sean Mr y Hc tambieacuten lo seraacute el

aacuterea encerrada por el lazo

En la tabla 22 aparece la permeabilidad de algunas aleaciones y

compuestos ceraacutemicos ferro y ferrimagneacuteticos blandos Los valores son

miles de veces superiores a los de las sustancias paramagneacuteticas En la

tabla 23 se muestran algunos valores tiacutepicos de la fuerza coercitiva Hc

en kiloamperemetro (kAm) y la remanencia Mr en tesla (T) pertene-

cientes a aleaciones y compuestos utilizados en la fabricacioacuten de ima-

nes permanentes Tambieacuten aparece el producto (BH)maacutex en

43

kilojoulemetro cuacutebico (kJm3) 1 kJ = 103 J Las propiedades de las

diferentes aleaciones que se muestran en las tablas pueden variar nota-

blemente de uno a otro fabricante

Figura 27 Lazo de histeacuteresis induccioacuten magneacutetica B en

funcioacuten de la intensidad de campo aplicada H Br es la

induccioacuten remanente y Hc la fuerza coercitiva La curva

punteada es la curva virgen de magnetizacioacuten o curva de

induccioacuten normal soacutelo se obtiene cuando el material se

magnetiza por primera vez

TABLA 22 Propiedades magneacuteticas de materiales blandos

Material maacutexima

Ferrita de Ni 2 500

Fe 5 500

Fe 96 ndash Si 4 8 000

Ferrita de Mn 10 000

Fe 55 ndash Ni 45 50 000

44

Tabla 23 Propiedades de histeacuteresis de algunos materiales para

imanes permanentes

Material Hc(kAm) Mr(T) (BH)maacutex (kJm3)

Ferrita de estroncio 100-300 02-04 10-40

Alnico 275 06-14 10-88

SmCo5 600-2000 08-11 120-200

Nd2Fe14B 750-2000 10-14 200-440

Temperatura de Curie

Cuando los materiales ferro y ferrimagneacuteticos se calientan y su tempe-

ratura aumenta Ms disminuye a causa de la agitacioacuten teacutermica y las pro-

piedades magneacuteticas se reducen Por encima de cierta temperatura co-

nocida como temperatura o punto de Curie la estructura de dominios

desaparece y Ms se hace igual a cero Esta temperatura caracteriacutestica

de cada material se llama asiacute en honor del fiacutesico franceacutes Pierre Curie

que descubrioacute el fenoacutemeno en 1895 El punto de Curie del hierro metaacute-

lico es de unos 770 C En los ferrimagneacuteticos esta temperatura se de-

nomina temperatura de Neacuteel por el trabajo destacado de Louis Eugegravene

Neacuteel sobre las propiedades magneacuteticas de los soacutelidos

Si el material se enfriacutea nuevamente tras alcanzar la temperatura de

Curie recupera espontaacuteneamente la estructura microscoacutepica de domi-

nios pero queda totalmente desmagnetizado en lo macroscoacutepico Para

que recupere las propiedades magneacuteticas anteriores es necesario volver

a aplicar el proceso de magnetizacioacuten teacutecnica

Magnetismo en los organismos vivos

Existen microorganismos y animales superiores que han lsquoaprendidorsquo a

utilizar el magnetismo terrestre a su conveniencia Algunos prefieren

llamar al estudio de estos temas magnetobiologiacutea otros los denominan

45

biomagnetismo Se ha encontrado magnetita formando parte del orga-

nismo de diversos animales bacterias anguilas palomas y delfines

entre otros Se presume que estos animales utilizan el campo magneacutetico

de la tierra como una especie de bruacutejula interna que les sirve de orienta-

cioacuten para desplazarse en su medio ambiente aunque esto auacuten no ha sido

comprobado en la mayoriacutea de los casos

Un organismo donde se ha comprobado sin lugar a dudas la capaci-

dad de orientarse en la direccioacuten de las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

es el Aquaspirillum magnetotacticum o bacteria magnetotaacutectica descu-

bierta en 1975 por Richard P Blakemore Este investigador encontroacute

que algunas de las bacterias que eacutel observaba al microscopio siempre se

moviacutean hacia el mismo lado del portamuestras cuando acercaba un

imaacuten y comproboacute que invariablemente se dirigiacutean hacia el polo norte

Las bacterias muertas tambieacuten se alineaban paralelas a las liacuteneas de

induccioacuten del campo magneacutetico pero desde luego no se trasladaban al

igual que las vivas

Estas bacterias son capaces de orientarse y viajar a lo largo de las liacute-

neas de induccioacuten porque producen pequentildeas partiacuteculas o magnetoso-

mas compuestos esencialmente de magnetita cada partiacutecula es un pe-

quentildeo imaacuten permanente con sus polos norte y sur Las bacterias se las

arreglan para ordenar estos pequentildeos imanes en una liacutenea y asiacute cons-

truir un imaacuten mucho maacutes largo y potente Utilizan ese imaacuten compuesto

para alinearse a lo largo de las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacuteti-

co de la tierra

En la figura 28 se muestra una bacteria magnetotaacutectica con las hile-

ras de magnetosomas en su interior La seccioacuten ampliada muestra una

de las hileras Las manchas difusas inferiores de mucho mayor tamantildeo

son graacutenulos de azufre

Figura 28 Bacterias magnetotaacutecticas y magnetosomas

Tomado de Magnetite in Freshwater Magnetic Bacteria

Science 203 1355-1357 (1979)

46

iquestPara queacute necesitan una bruacutejula estos microorganismos Estas bac-

terias prefieren vivir lejos de las aacutereas oxigenadas en regiones donde

hay poco o ninguacuten oxiacutegeno son anaeroacutebicas En un medio acuoso el

nivel de oxiacutegeno decrece a medida que se avanza en profundidad y las

bacterias magnetotaacutecticas utilizan sus bruacutejulas internas para conocer

doacutende se encuentra lo maacutes profundo

Las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica son paralelas a la superficie de la

tierra solo en el ecuador en la medida que nos alejamos de alliacute las

liacuteneas de induccioacuten se inclinan hacia la tierra hasta llegar a ser perpen-

diculares en los polos En el hemisferio sur salen de la tierra formando

un aacutengulo y en el hemisferio norte entran en la tierra de manera que

las bacterias que viven en el hemisferio norte al orientarse hacia el

norte van efectivamente hacia lo maacutes profundo Y como era de espe-

rar se comproboacute que las bacterias del hemisferio sur en vez de seguir

el norte se orientan al sur En el ecuador se encuentra una mezcla de

bacterias tipo lsquonortersquo y tipo lsquosurrsquo En experimentos realizados en el

laboratorio la inversioacuten artificial de los campos norte y sur llevoacute a una

inversioacuten de la polaridad de las bacterias en un teacutermino de 8 semanas

Otros ejemplos

Se ha descubierto que las abejas poseen material magneacutetico en la parte

anterior del abdomen el magnetismo parece desarrollarse en el estado

de crisaacutelida y persiste luego en los adultos Tambieacuten existe material

magneacutetico en la anguila particularmente en los huesos del craacuteneo de la

columna vertebral y la faja pectoral En la cabeza y el cuello de las

palomas mensajeras se ha encontrado material ferromagneacutetico en es-

tructuras visibles a simple vista (05 - 2 mm) entre la membrana que

cubre el sistema nervioso central (duramadre) y el craacuteneo Cuando el

material se observa al microscopio electroacutenico aparece una sustancia

opaca de aproximadamente 01 microacutemetros de espesor constituida por

cristales negros de magnetita Tambieacuten se ha encontrado magnetita en

mamiacuteferos especialmente en el delfiacuten comuacuten del Paciacutefico (Delphinus

delphis) aunque esta sustancia magneacutetica se ha localizado en muchas

partes de la cabeza la regioacuten de mayor concentracioacuten se encuentra unos

2 cm detraacutes de la cresta formada por la sutura de las partes occipitales

parietales y frontales en la parte izquierda de la hoz cerebral entre el

craacuteneo y la duramadre

47

Los tiburones poseen un complejo sistema de deteccioacuten electromag-

neacutetico disperso en su cabeza (aacutempulas electrorreceptoras de Lorenzini)

Las aacutempulas estaacuten unidas por canales conductores gelatinosos Cuando

el tiburoacuten avanza con una cierta velocidad va atravesando las compo-

nentes horizontales del campo magneacutetico terrestre Esto crea una dife-

rencia de potencial eleacutectrico en las aacutempulas Como la piel del tiburoacuten

tiene una resistividad muy alta no aparece una diferencia de potencial

detectable entre la superficie ventral y dorsal del animal Sin embargo

la alta conductividad de los canales siacute ocasiona una diferencia de poten-

cial notable en las aacutempulas (A Kalmijn IEEE Trans Magn 17 1113

1981) El umbral de deteccioacuten del campo eleacutectrico por las aacutempulas se

considera cercano a los 2 μVm (iexcleste es el valor del campo que se ob-

tendriacutea con una bateriacutea corriente si los bornes estuvieran separados a

750 km) Una sensibilidad tan extraordinaria sugiere que la magneto-

rrecepcioacuten mediante la induccioacuten magneacutetica es perfectamente posible

Es decir el tiburoacuten utilizariacutea la deteccioacuten del voltaje inducido para de-

terminar su posicioacuten relativa a las liacuteneas de induccioacuten del campo mag-

neacutetico terrestre

Cada antildeo miles de ballenas y delfines quedan varados vivos o

muertos en las playas de todo el mundo Lo mismo puede encallar un

solo animal que toda una manada Algunos de estos animales son viejos

y enfermos pero tambieacuten hay muchos joacutevenes y fuertes A pesar de que

los encallamientos ocurren con frecuencia no siempre se ha podido

encontrar una explicacioacuten razonable de este comportamiento Algunos

de estos sucesos son faacuteciles de explicar los animales mueren en el mar

y las corrientes los llevan hasta la playa Pero cuando los animales que

quedan varados estaacuten vivos es mucho maacutes difiacutecil encontrar una explica-

cioacuten Una de las muchas teoriacuteas que existen es que el encallamiento

ocurre donde las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacutetico terrestre

cruzan la liacutenea de la costa razoacuten por la cual los animales pierden su

orientacioacuten

Se han llevado a cabo gran cantidad de experimentos para verificar

el sentido de orientacioacuten magneacutetica de muchos animales sometieacutendolos

a la accioacuten de campos magneacuteticos y estudiando su comportamiento bajo

diferentes condiciones los experimentos preferidos son con palomas

mensajeras aunque tambieacuten se experimenta con insectos peces hellip y

hasta con personas Algunos experimentos proporcionan evidencia a

favor de un sistema de orientacioacuten fundamentado en el campo magneacuteti-

co de la tierra otros no

Figura 29 Orientacioacuten magneacutetica Posible explicacioacuten

del por queacute tantas ballenas y delfines quedan embarran-

cados en las playas (ver texto)

No obstante a pesar de los muacuteltiples experimentos auacuten no se ha po-

dido idear un posible mecanismo que explique coacutemo se logra la orien-

tacioacuten En las bacterias magnetotaacutecticas el mecanismo de orientacioacuten es

muy simple funciona incluso con la bacteria muerta En un organismo

maacutes complejo debiera existir alguna conexioacuten de la sustancia magneacutetica

con el sistema nervioso para poder explicar la conducta de orientacioacuten

observada pero tal conexioacuten auacuten no se ha encontrado Como conse-

cuencia aunque no es difiacutecil encontrar escritos que dan por sentado que

muchas aves se guiacutean en sus migraciones por una combinacioacuten visual y

magneacutetica muchos biofiacutesicos no creen que la sensibilidad al campo

magneacutetico de los animales superiores esteacute comprobada y el tema se

encuentra auacuten abierto a la investigacioacuten

Magnetizacioacuten teacutecnica Hasta 1821 solo se conociacutea el campo magneacutetico asociado a los imanes

permanentes En ese antildeo el cientiacutefico daneacutes Hans Christian Oersted

mientras mostraba a sus amigos el flujo de una corriente eleacutectrica en un

alambre notoacute que el paso de la corriente haciacutea que la aguja de una bruacute-

jula cercana se moviera El nuevo fenoacutemeno fue estudiado en detalle

con posterioridad por Andreacute-Marie Ampegravere quien fue el primero en

demostrar que dos alambres conductores paralelos por los que circula

una corriente continua en el mismo sentido se atraen a causa del campo

magneacutetico asociado a la corriente Si los sentidos de la corriente son

opuestos los alambres se repelen

La direccioacuten de las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica asociadas al

alambre con corriente cumple la regla de la mano derecha si se orienta

el pulgar en el sentido de la corriente los restantes dedos de la mano

indican el sentido de giro de las liacuteneas de induccioacuten alrededor del alam-

bre (figura 210)

Figura 210 Experimento de Oersted La bruacutejula tiende a orientarse parale-

la a las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica asociadas a la corriente Las liacuteneas

de induccioacuten forman circunferencias conceacutentricas alrededor del alambre en

toda su longitud

Un enrollado de alambre conductor con muchas vueltas en paralelo

actuacutea como un electroimaacuten cuando se le hace pasar una corriente eleacutec-

trica Sus propiedades magneacuteticas son ideacutenticas a las de un imaacuten per-

manente (figura 211) El clavo de hierro en la figura actuacutea como un

nuacutecleo ferromagneacutetico que refuerza notablemente las propiedades del

electroimaacuten por la contribucioacuten de la magnetizacioacuten M del material

Mediante los electroimanes es posible generar campos magneacuteticos

de gran intensidad Aplicando esos campos a una sustancia ferromagneacute-

tica ldquodurardquo es posible fabricar imanes permanentes artificiales

La tecnologiacutea de construccioacuten de los imanes artificiales ya tiene maacutes

de 100 antildeos y ha posibilitado obtener imanes cada vez maacutes pequentildeos

con campos magneacuteticos cada vez maacutes intensos Los imanes sinteacuteticos

actuales poseen muchiacutesima maacutes energiacutea y poder de atraccioacuten que la

magnetita natural (figura 212)

Figura 211 A Electroimaacuten de construccioacuten casera con un

nuacutecleo de hierro (clavo) B Electroimaacuten industrial de gran

potencia

Figura 212 Efectos sorprendentes obtenidos con superimanes sinteacuteticos mo-

dernos de neodimio-hierro-boro

Grabacioacuten magneacutetica La singular propiedad que poseen los materiales duros de conservar la

magnetizacioacuten permite utilizarlos como elementos de memoria o alma-

cenamiento de datos El primer instrumento de registro y lectura mag-

neacutetica el telegraacutefono fue inventado en 1898 por el ingeniero daneacutes

Valdemar Poulsen Como sistema grabador utilizaba una cinta de acero

y un pequentildeo electroimaacuten o cabezal en forma de herradura Mediante

un circuito eleacutectrico lograba convertir las sentildeales sonoras en impulsos

magneacuteticos Los impulsos orientaban en forma codificada los dominios

magneacuteticos de la cinta mientras se deslizaba sobre los polos del electro-

imaacuten movida por un sistema mecaacutenico auxiliar Posteriormente se

podiacutea reproducir el sonido haciendo pasar la cinta sobre los polos de

otro electroimaacuten que haciacutea las veces de lector o reproductor La cinta

en movimiento previamente magnetizada induciacutea en la bobina del

electroimaacuten una pequentildea diferencia de potencial eleacutectrico Esa sentildeal

podiacutea ser amplificada y convertida de nuevo en sonido mediante otro

circuito electroacutenico que decodifica la grabacioacuten magneacutetica

Uno de los soportes que llegoacute a ser muy popular para grabar cintas

de audio y video ya obsoleto fue el casete compacto con cinta de dos o

cuatro pistas Estas cintas se construiacutean utilizando alguacuten material mag-

neacutetico finamente pulverizado (usualmente oacutexidos de hierro o cromo)

disperso en un material plaacutestico suficientemente flexible y resistente El

cabezal de grabacioacuten era un electroimaacuten muy pequentildeo de varios miliacute-

metros de longitud y con los polos muy proacuteximos separados solamente

por fracciones de miliacutemetro Para lsquoborrarrsquo la cinta se haciacutea pasar una

corriente alterna por el electroimaacuten El campo variable que genera esta

corriente desordena totalmente los dominios magneacuteticos en la cinta y el

sistema queda listo para grabar nuevamente Sistemas similares de gra-

bacioacuten y lectura magneacutetica se utilizan actualmente en tarjetas de creacutedi-

to de teleacutefonos de identificacioacuten o en boletos y tickets de uso muacuteltiple

del metro y de los autobuses urbanos en algunos paiacuteses

En el denominado disco duro (HDD) de las computadoras la graba-

cioacuten magneacutetica se lleva a cabo sobre una peliacutecula metaacutelica muy delgada

mediante la cabeza de lectura y escritura de la unidad de disco (un pe-

quentildeo electroimaacuten que cambia la orientacioacuten magneacutetica de los domi-

nios magneacuteticos o una magnetorresistencia lectora figura 213)

52

En los primeros disquetes o discos flexibles de 3frac12 pulgadas ya

tambieacuten desplazados por las memorias USB (Universal Serial Bus) la

grabacioacuten se hace sobre micropartiacuteculas de oacutexido magneacutetico dispersas

en un plaacutestico semirriacutegido al igual que en las tarjetas de creacutedito o de

identificacioacuten Si un disquete una cinta o una tarjeta magneacutetica se acer-

can por descuido a un imaacuten permanente o a un electroimaacuten la informa-

cioacuten grabada en forma codificada en los dominios magneacuteticos puede

que se destruya de forma irreversible aunque macroscoacutepicamente el

disquete o la cinta no muestren el menor dantildeo fiacutesico

El campo asociado a las sustancias magneacuteticas puede ser afectado

por factores como la temperatura los campos externos intensos los

choques tensiones vibraciones radiaciones y el tiempo transcurrido

Los primeros imanes sinteacuteticos tendiacutean a desmagnetizarse muy faacutecil-

mente los actuales conservan casi invariables sus propiedades magneacute-

ticas a temperatura ambiente con el paso del tiempo Los imanes mo-

dernos tampoco son afectados sensiblemente por los demaacutes factores

mencionados excepto en casos extremos

Figura 213 Figura 02-13 Disco duro (HDD) Los maacutes re-

cientes poseen 4 o maacutes brazos moacuteviles Tomado de

httpwwwtaringanetpostsinfo2392240Ensamblaje-de-

pchtml

53

Apeacutendice SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

Es posible considerar el inicio de lo que hoy se conoce como Sistema

Internacional de Unidades (SI) a partir de la implantacioacuten en Francia

del Sistema Meacutetrico Decimal (SMD) a finales de los 1700 Poco des-

pueacutes de la implantacioacuten del SMD se elaboraron dos patrones de platino

iridio el metro y el kilogramo que fueron registrados de forma oficial

en ese paiacutes a mediados de 1799 (figuras 214 y 215)

El kilogramo patroacuten auacuten se mantiene La definicioacuten del metro se ha

modificado varias veces a lo largo de los antildeos con el fin de disminuir

cada vez maacutes la incertidumbre en las comparaciones con los patrones

secundarios de otros paiacuteses La 17a Conferencia General de la Oficina

Internacional de Pesos y Medidas (BIPM en el idioma original Bureau

International des Poids et Mesures) adoptoacute el acuerdo de que a partir

de 1983 el metro se definiera como la distancia que recorre la luz en el

vaciacuteo durante un intervalo de 1299 792 458 de segundo

Las obligaciones del BIPM incluyen la actualizacioacuten de un sistema

global de unidades para que exista unicidad en la presentacioacuten de los

descubrimientos cientiacuteficos e innovaciones en la industria y en el co-

mercio internacional El Buroacute tambieacuten se encarga de promover la im-

portancia de la metrologiacutea para la ciencia la industria y la sociedad y

de velar por la calidad de los patrones primarios contra los que se com-

paran los patrones secundarios del resto del mundo

Con ese fin colabora con otras agencias internacionales coordina

eventos cientiacuteficos publica informes perioacutedicos proporciona servicios

para la correcta calibracioacuten de instrumentos y patrones realiza activi-

dades cientiacuteficas y teacutecnicas en sus propios laboratorios para beneficio

de los estados miembros y coordina el mejoramiento del Sistema Inter-

nacional de Unidades organizando conferencias generales

El primero de enero de 2015 el BIPM contaba con 55 estados

miembros y 41 asociados a las conferencias Entre los miembros per-

manentes 7 de ellos son latinoamericanos Argentina Brasil Chile

Colombia Meacutexico Uruguay y Venezuela Entre los asociados se en-

cuentran otros 7 Bolivia Costa Rica Cuba Ecuador Panamaacute Para-

guay y Peruacute Es usual que cada paiacutes cuente con su propia oficina de

pesas y medidas aunque hay paiacuteses donde la denominacioacuten es diferente

y se hace un eacutenfasis mayor en la metrologiacutea que en los patrones

Figura 214 Patrones secundarios del metro patroacuten prima-

rio (distancia entre dos marcas en la superficie de la ba-

rra)

Figura 215 Prototipo internacional del kilogramo

55

El Sistema Internacional de Unidades reconoce 7 magnitudes fun-

damentales definidas a partir del criterio operacional que consiste en

describir la forma en que se mide cada magnitud (tabla A1) Cualquier

otra magnitud es una magnitud derivada obtenida a partir de foacutermulas

o expresiones matemaacuteticas que reflejan alguna propiedad fiacutesica

TABLA A1

Magnitudes fundamentales del Sistema Internacional de

Unidades

Magnitud Unidad Siacutembolo

de la unidad Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Corriente eleacutectrica ampere A

Temperatura termodinaacutemica kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd

En la tabla A2 aparecen las unidades derivadas del Sistema Interna-

cional traducidas al castellano junto a su correcta denominacioacuten Note

que los nombres de las magnitudes se escriben con minuacutescula aunque

siguen la ortografiacutea del correspondiente apellido que le dio origen en el

idioma original ie no se castellanizan Con excepcioacuten del metro el

kilogramo el segundo el mol y la candela los siacutembolos se escriben con

mayuacutescula En adicioacuten se reconocen dos magnitudes y unidades su-

plementarias el aacutengulo plano (radiaacuten [rad]) y el aacutengulo soacutelido (esterra-

diaacuten [sr])

En muchos paiacuteses las normas que regulan las unidades de medida y

su terminologiacutea alcanzan la categoriacutea de ley En Cuba estaacuten definidas

por el Decreto-ley 92 de fecha 30 de diciembre de 1982 que tambieacuten

regula la equivalencia con las unidades de otros sistemas de medida

56

TABLA A2

Magnitudes derivadas del Sistema Internacional de Unidades

Magnitud Unidad Siacutembolo

Relacioacuten con otras unidades

Frecuencia hertz Hz s-1

Fuerza newton N kgms2

Presioacuten pascal Pa Nm2

Energiacutea trabajo joule J Nm

Potencia watt W Js

Carga eleacutectrica coulomb C As

Potencial fuerza electro-

motriz volt V JC WA

Capacidad farad F CV

Resistencia eleacutectrica ohm Ω VA

Conductancia siemens S AV

Flujo magneacutetico weber Wb Vs

Induccioacuten magneacutetica tesla T Wbm2

Inductancia henry H WbA

Flujo luminoso lumen lm cdsr

Luminancia lux lx lmm2

Actividad radiactiva becquerel Bq Is

Dosis de radiacioacuten absor-

bida gray Gy Jkg

Dosis equivalente slevert Sv Jkg

57

BIBLIOGRAFIacuteA DEL APEacuteNDICE

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Ley de Metrologiacutea 19511 BsAs 2372 Accesible en

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Ley No 15298 Sistema de unidades de medida 22jul982

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httpwwwbipmorgutilscommonpdfsi_summary_enpdf

wwwineccgobmxpublicacionesdownloadsimexico1pdf

58

CAPIacuteTULO 3

CORRIENTE ELEacuteCTRICA

Carga eleacutectrica El rayo es la manifestacioacuten maacutes espectacular de los fenoacutemenos eleacutectri-

cos en la naturaleza pero no es ni mucho menos la uacutenica En los paiacuteses

de clima seco es bastante comuacuten que los objetos se electricen a causa

del rozamiento Ponerse o quitarse un abrigo afelpado o sinteacutetico en

invierno puede ser suficiente para lograr que el cuerpo adquiera una

cantidad apreciable de carga eleacutectrica Posteriormente al tocar cual-

quier objeto unido a tierra se puede originar una descarga brusca en el

punto de contacto que se manifiesta como una intensa vibracioacuten de

corta duracioacuten (el tiacutepico corrientazo)

En las regiones geograacuteficas de clima muy seco es comuacuten que la des-

carga vaya acompantildeada de emisioacuten de sonido e incluso de luz en forma

de chispas claramente visibles en la penumbra El fuego de San Telmo

es el nombre tradicional que se le da en Espantildea a una descarga eleacutectrica

luminosa que puede aparecer durante tormentas fuertes en objetos pro-

minentes suele verse en campanarios en los extremos de los maacutestiles y

de las alas de los aviones en la proa de los barcos y a veces cerca de

la cabeza de una persona o en las astas del ganado El nombre tiene su

origen en que los antiguos marinos del Mediterraacuteneo lo consideraban

una sentildeal enviada por su patroacuten San Telmo

La electrizacioacuten por frotamiento o triboelectricidad es conocida des-

de la antiguumledad De hecho el primer fenoacutemeno eleacutectrico artificial que

se observoacute fue la propiedad que presentan algunas sustancias como el

aacutembar que al ser frotadas con piel o lana son capaces de atraer objetos

pequentildeos El aacutembar es una resina foacutesil que en tiempos prehistoacutericos fue

exudada por diferentes aacuterboles coniacuteferos ahora extinguidos Suele ser

de color amarillo tostado Se encuentra en trozos redondeados e irregu-

lares en granos o en gotas es algo fraacutegil y emana un olor agradable

cuando se frota En la antiguumledad se obteniacutea en la costa sur del mar

Baacuteltico donde auacuten se sigue hallando Su nombre griego es electroacuten de

donde surgioacute el concepto electricidad

Una varilla de vidrio frotada con seda tambieacuten posee una capacidad

similar a la del aacutembar para atraer objetos no cargados Pero dos varillas

de vidrio frotadas con seda se repelen mientras que la misma varilla

atrae al aacutembar frotado con lana lo que indica la existencia de dos tipos

de electrizacioacuten o lsquocarga eleacutectricarsquo (Figura 31) Al vidrio frotado con

seda se le atribuyoacute arbitrariamente una carga positiva (+) mientras que

la carga del aacutembar frotado con lana es negativa (-)

Figura 31 Interaccioacuten entre cuerpos cargados Dos

varillas con carga de igual signo se repelen Si las cargas

son de signo opuesto se atraen

El franceacutes Charles Coulomb establecioacute las relaciones numeacutericas en-

tre los valores de las cargas y sus interacciones tanto de atraccioacuten como

de repulsioacuten En 1777 inventoacute la balanza de torsioacuten para medir las fuer-

zas de atraccioacutenrepulsioacuten cuantitativamente En la Figura 32 al girar

el cabezal de suspensioacuten es posible compensar las fuerzas eleacutectricas

gracias a la torsioacuten aplicada al hilo Los valores numeacutericos se obtienen

determinando el aacutengulo que el cabezal debe rotar para llevar las cargas

a su posicioacuten inicial

Con esta balanza Coulomb pudo establecer el principio que rige la

interaccioacuten entre las cargas eleacutectricas la ley de Coulomb Esta ley esta-

blece que la fuerza de interaccioacuten F entre dos cargas puntuales q1 y q2

(partiacuteculas de tamantildeo tan reducido que es posible no tomar en cuenta

sus dimensiones) es proporcional al producto de las cargas e inversa-

mente proporcional al cuadrado de la distancia r de separacioacuten En no-

tacioacuten matemaacutetica

q q1 2F α 2r

En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga es el

coulomb (C) la distancia r estaacute en metros y la fuerza F se mide en new-

ton (N)

Este resultado es muy parecido al que se obtiene cuando se analiza

la interaccioacuten entre polos magneacuteticos Sin embargo existe una diferen-

cia fundamental las cargas positivas y negativas existen por separado

pero no es posible separar los polos magneacuteticos como se expresoacute en el

capiacutetulo 2

61

Figura 32 Balanza de torsioacuten

de Coulomb La partiacutecula de

carga q2 tiene un contrapeso

no cargado al otro lado de la

barra para equilibrar su masa

En su estado normal el nuacutemero de electrones en cualquier aacutetomo es

siempre igual al nuacutemero de protones de aquiacute que el aacutetomo en conjunto

es eleacutectricamente neutro Y cualquier cuerpo constituido por ellos tam-

bieacuten lo seraacute Sin embargo los cuerpos pueden adquirir electrones en

exceso o perderlos y entonces se cargan negativa o positivamente

Un cuerpo con exceso de electrones posee una carga neta negativa

mientras que si posee un defecto de electrones estaraacute cargado positiva-

mente Al frotar el vidrio con la seda los electrones que se encuentran

maacutes cercanos a la superficie son arrancados del vidrio pasando a la

seda y dejando atraacutes un defecto de carga negativa Ese defecto se tradu-

ce en el exceso de carga positiva que adquiere el vidrio por ese motivo

el vidrio y la seda adquieren la misma magnitud de carga pero de sen-

tido contrario el uno positiva y la otra negativa

Esta es una caracteriacutestica general del comportamiento de las cargas

en la naturaleza lo que aparece como carga positiva en un lugar siem-

pre debe aparecer como carga negativa en otro Dicho de otra forma la

suma de cargas positivas y negativas en cualquier sistema cerrado

siempre seraacute constante Esta ley universal se conoce como principio de

conservacioacuten de la carga La otra ley fundamental asociada a la cargas

eleacutectrica es su cuantificacioacuten la carga eleacutectrica estaacute cuantificada o

cuantizada Este principio reconoce el hecho de que cualquier carga es

siempre un muacuteltiplo entero de la carga del electroacuten y de que es imposi-

ble obtener una carga de menor valor Pero como la carga del electroacuten

es tan pequentildea (asymp 160 x 10-19 C) en los caacutelculos y aplicaciones ma-

croscoacutepicas siempre se puede considerar que la carga variacutea de manera

continua

El campo eleacutectrico iquestCoacutemo explicar la interaccioacuten a distancia entre cargas eleacutectricas sin

contacto directo similar a la interaccioacuten que tiene lugar entre los polos

magneacuteticos de los imanes La explicacioacuten es tambieacuten similar a la que

ofrece el magnetismo Se considera que las cargas eleacutectricas modifican

el espacio que las rodea creando un campo eleacutectrico capaz de interac-

cionar con otras cargas Mientras que el campo magneacutetico se representa

mediante liacuteneas de induccioacuten magneacutetica el campo eleacutectrico se repre-

senta mediante liacuteneas de fuerza que se dibujan en forma similar a las

liacuteneas de induccioacuten

62

El valor o intensidad de campo eleacutectrico se designa usualmente por

la letra E y en el Sistema Internacional de Unidades tiene dimensiones

de newtoncoulomb (NC) aunque muchas veces se prefiere utilizar el

equivalente voltmetro (Vm)

El campo eleacutectrico y el magneacutetico son esencialmente diferentes pe-

ro no son totalmente independientes como quedaraacute esclarecido maacutes

adelante Los campos eleacutectricos estaacuteticos interaccionan con las cargas

eleacutectricas y generan corrientes pero no interaccionan con los imanes

Los campos magneacuteticos asociados a las corrientes interaccionan con los

polos magneacuteticos de un imaacuten pero no lo hacen con las cargas eleacutectricas

en reposo Sin embargo siacute interaccionan con las cargas en movimiento

y con las corrientes eleacutectricas que no son maacutes que cargas en movimien-

to en el interior de los conductores Para la mejor comprensioacuten del lec-

tor en la tabla 31 se muestran estas propiedades de forma resumida

TABLA 31

Interaccioacuten de los campos estaacuteticos independientemente

de cual sea su origen

Campo electrostaacutetico Campo magnetostaacutetico

No interaccionan entre siacute pero siacute lo hacen con

Cargas eleacutectricas en reposo y en

movimiento

(pero no con los polos magneacuteti-

cos)

Cargas en movimiento (pero no en

reposo)

Corrientes eleacutectricas

Si hay corrientes hay campo eleacutec-

trico Polos magneacuteticos

Conductor y dieleacutectrico

Existen materiales donde los electrones se encuentran muy deacutebilmente

ligados a los aacutetomos de manera que pueden lsquosaltarrsquo sin dificultad de un

aacutetomo a otro y moverse con facilidad en el seno del material Se deno-

minan conductores En caso contrario cuando los electrones se encuen-

tran fuertemente ligados al aacutetomo y resulta difiacutecil lograr que se despla-

cen de un lado a otro tenemos un aislador o dieleacutectrico

63

Unos pocos materiales no son conductores pero tampoco no tan

buenos aislantes como los dieleacutectricos (por ejemplo el grafito y el sili-

cio) y se denominan semiconductores

Todos los metales como el oro la plata el aluminio y el cobre son

buenos conductores Tambieacuten lo son las sales fundidas y muchas diso-

luciones asiacute como los gases ionizados La madera seca el papel la

goma los plaacutesticos los gases inertes los aceites el maacutermol y el vidrio

son dieleacutectricos

La facilidad con que un determinado material puede o no transportar

las cargas eleacutectricas en su seno se mide por su conductividad designada

usualmente por la letra griega sigma () En el SI de unidades se mide

en siemensmetro (Sm) El inverso de la conductividad es la resistivi-

dad (letra griega rho) que mide justamente lo contrario la oposicioacuten

del material al paso de las cargas eleacutectricas Se mide en ohm-metro

(m) Una resistividad pequentildea indica una gran conductividad y vice-

versa en lenguaje matemaacutetico y son reciacuteprocos = 1

En un metal buen conductor de la electricidad es del orden de 2 x

10-8 m mientras que para un mal conductor como el vidrio puede

variar en dependencia del tipo de vidrio entre 1010 y 1014 m El sili-

cio un semiconductor tiene una resistividad de 640 Ωm Observe que

entre los valores extremos hay una diferencia de 22 oacuterdenes (es decir

un uno seguido de 22 ceros)

En el caso de los liacutequidos y gases la conductividad no es electroacutenica

sino ioacutenica Los portadores de carga no son los electrones sino aacutetomos

o moleacuteculas ionizados (aniones y cationes) con un exceso o defecto de

electrones (Figura 33)

Figura 33 Formacioacuten de aniones y cationes

64

Un ion se forma cuando un aacutetomo neutro o un grupo de aacutetomos gana

o pierde uno o maacutes electrones Un aacutetomo que pierde un electroacuten forma

un ion de carga positiva o catioacuten El que gana un electroacuten forma un ion

de carga negativa o anioacuten Al disolverse en agua la sal de mesa produ-

ce aniones de cloro y cationes de sodio en disolucioacuten El agua pura es

un dieleacutectrico y conduce muy mal la corriente eleacutectrica pero el agua

salada es un buen conductor de la electricidad

La presencia de iones en el cuerpo humano hace que este se compor-

te internamente como un conductor aceptable de la electricidad Y en la

parte externa la conductividad de la piel puede variar apreciablemente

en dependencia de su grosor y de si estaacute seca o huacutemeda

Interaccioacuten con un campo externo iquestQueacute sucede cuando un soacutelido conductor de la electricidad se coloca en

una regioacuten donde existe un campo eleacutectrico Como dentro del conduc-

tor las cargas tienen gran movilidad los electrones son atraiacutedos hacia el

origen del campo hasta neutralizar totalmente las liacuteneas de fuerza El

campo eleacutectrico es apantallado por las cargas moacuteviles y su valor en el

interior del conductor se hace cero (Figura 34) Cuando cesa el movi-

miento de las cargas y se alcanza el equilibrio las liacuteneas de fuerza que-

dan perpendiculares a la superficie del conductor (No podriacutea ser de

otra manera Si no fueran perpendiculares existiriacutean componentes del

campo paralelos a la superficie y las cargas nunca alcanzariacutean el estado

de equilibrio) El efecto de apantallamiento tiene lugar de la misma

forma en un conductor con cavidades o sin ellas

Para que las cargas puedan escapar fuera de la superficie (produc-

cioacuten de chispas por ionizacioacuten del aire que rodea al conductor) se nece-

sitan campos eleacutectricos muy intensos

iquestQueacute sucede si en vez de un conductor colocamos un dieleacutectrico no

conductor en la regioacuten donde existe el campo eleacutectrico En los dieleacutec-

tricos los electrones portadores de carga eleacutectrica no pueden moverse

libremente y el campo eleacutectrico no seraacute apantallado como en el conduc-

tor Sin embargo las nubes electroacutenicas siacute pueden reordenarse dentro

de cada moleacutecula bajo la accioacuten del campo externo causando una cierta

distorsioacuten en las liacuteneas de fuerza aunque no tan intensa como en el

65

caso de los conductores El comportamiento no es exactamente el mis-

mo en soacutelidos y liacutequidos ni tampoco si el dieleacutectrico estaacute constituido

por moleacuteculas polares o no polares

Figura 34 Distorsioacuten de las liacuteneas de fuerza del campo

eleacutectrico en presencia de un conductor

Sustancias polares y no polares Muchas moleacuteculas aunque eleacutectricamente neutras poseen polaridad a causa de la distribucioacuten asimeacutetrica de sus nubes electroacutenicas que origi-nan centros no coincidentes de carga positiva y negativa Se denominan moleacuteculas polares Las moleacuteculas simeacutetricas no poseen esta propiedad son no polares La denominacioacuten tambieacuten se aplica a las sustancias formadas por esas moleacuteculas sustancias polares y no polares

La distribucioacuten asimeacutetrica se caracteriza por tener un dipolo eleacutectri-

co asociado que puede representarse graacuteficamente por dos cargas de

igual magnitud (q) y signos contrarios separadas una distancia L ( Fi-

gura 35) En el dipolo las liacuteneas de fuerza salen de la carga positiva y

terminan en la negativa El momento del dipolo tiene un valor p = qL

66

Figura 35 Dipolo eleacutectrico

Liacutequidos y gases polares Las moleacuteculas de liacutequidos y gases pueden fluir Significa que pueden

rotar y trasladarse libremente de un lugar a otro dentro del recipiente

que las contiene (y de ahiacute que a liacutequidos y gases se les llame fluidos

indistintamente) Un ejemplo tiacutepico de moleacutecula polar de este tipo es la

moleacutecula de agua constituida por dos aacutetomos de hidroacutegeno y uno de

oxiacutegeno colocados en forma asimeacutetrica (Figura 36)

Figura 36 Dipolo eleacutectrico de la moleacutecula de agua

67

Al formarse los enlaces quiacutemicos los electrones de los aacutetomos de

hidroacutegeno son atraiacutedos hacia el oxiacutegeno creaacutendose una distribucioacuten

asimeacutetrica de cargas aparece un exceso de carga negativa en un extre-

mo de la moleacutecula y positiva en el otro Por convenio el momento

dipolo de la moleacutecula estaacute dirigido de (-) a (+) desde el aacutetomo de oxiacute-

geno hacia los aacutetomos de hidroacutegeno como indica la flecha en la Figura

36

En los liacutequidos y gases polares cuando se aplica un campo eleacutectrico

externo las moleacuteculas rotan y tienden a orientarse paralelas a la direc-

cioacuten del campo La parte negativa es atraiacuteda hacia el origen del campo

mientras que la positiva es repelida Si se aplica un campo eleacutectrico a

un recipiente con agua u otro liacutequido dieleacutectrico las moleacuteculas se orde-

nan de forma tal que aparece un exceso de carga en las paredes del re-

cipiente (Figura 37) El campo eleacutectrico se atenuacutea parcialmente en el

interior del liacutequido pero sin que llegue a anularse en su totalidad

Figura 37 Un dieleacutectrico polar liacutequido en el cam-

po eleacutectrico mostrando la orientacioacuten de los dipo-

los y la atenuacioacuten de las liacuteneas de fuerza

Un dieleacutectrico muy importante es el agua Constituye 50 a 90 de

la masa total de los organismos vivos Cuando el campo eleacutectrico inter-

acciona con los tejidos la presencia del agua en los fluidos del cuerpo

atenuacutea considerablemente la penetracioacuten del campo hacia los tejidos

maacutes internos Ademaacutes hay que tener en cuenta que tambieacuten estaraacuten

presentes diferentes iones que pueden moverse con mayor o menor

libertad en el seno del correspondiente fluido proporcionaacutendole a eacuteste

propiedades conductoras que pueden favorecer auacuten maacutes el apantalla-

miento Este uacuteltimo efecto resulta difiacutecil de evaluar a causa de la solva-

tacioacuten de los iones

Solvatacioacuten El proceso de disolucioacuten de un soacutelido trae aparejado la remocioacuten de

aacutetomos de las posiciones fijas a las que estaban sujetos formaacutendose

iones que quedan rodeados por las moleacuteculas del disolvente (el solva-

to) Los iones solvatados se atraen entre siacute con menor fuerza que en el

soacutelido y el efecto depende tanto de la naturaleza quiacutemica de la sustan-

cia disuelta como del disolvente Al aplicar un campo externo a la diso-

lucioacuten el comportamiento se veraacute afectado por todos los factores que

influyen en la solvatacioacuten ademaacutes de las estrictamente relacionadas

con las propiedades de los dipolos

Soacutelido polar Los aacutetomos o moleacuteculas de un soacutelido no pueden desplazarse de su lugar

al interaccionar con un campo eleacutectrico externo solo pueden oscilar

alrededor de sus posiciones fijas de equilibrio Sin embargo cuando el

campo eleacutectrico actuacutea sobre las nubes electroacutenicas del soacutelido estas se

redistribuyen con resultados similares a lo que ocurre en gases y liacutequi-

dos Aparece un exceso de cargas de signo contrario en las superficies

maacutes cercanas y alejadas del campo respectivamente y el campo eleacutectri-

co en el interior se atenuacutea Usualmente la atenuacioacuten es menor que en

los liacutequidos

Sustancias no polares En los liacutequidos y soacutelidos no polares tiene lugar un proceso parecido al

que ocurre en las sustancias polares Aunque inicialmente no existe un

momento dipolo en las moleacuteculas el campo eleacutectrico externo deforma

las nubes electroacutenicas que antes eran simeacutetricas y crea dipolos induci-

dos que se comportan en forma similar a los permanentes Como es de

esperar el efecto de apantallamiento y la atenuacioacuten del campo en el

interior del cuerpo considerado seraacute bastante menor que el caso de las

moleacuteculas polares

69

En resumen el apantallamiento eleacutectrico y la atenuacioacuten del campo

en el interior de los dieleacutectricos tienen lugar en mayor o menor grado en

todos ellos cualquiera sea su composicioacuten e independientemente de si

sus moleacuteculas forman dipolos permanentes o no La permitividad rela-

tiva εr una magnitud adimensional da una medida de la capacidad que

tienen las diferentes sustancias para polarizarse y por tanto para apan-

tallar el campo eleacutectrico En la tabla 32 se muestran algunos valores

tiacutepicos

TABLA 32

Permitividad relativa de algunos materiales

Material εr (adimensional)

Vaciacuteo 100000

Aire 100054

Papel 35

Porcelana 65

Tefloacuten 21

Oacutexido de titanio 100

Agua 78

La atenuacioacuten de los campos electrostaacuteticos en el interior de los or-

ganismos vivos hace difiacutecil su posible aplicacioacuten con fines terapeacuteuticos

Para que atraviesen la piel y penetren en el organismo de manera efec-

tiva se necesitan campos de gran intensidad de difiacutecil manipulacioacuten y

con alto riesgo de accidentes La intensidad de campo necesaria es tal

que puede llegar a ionizar el aire que rodea al sujeto generando chispas

y causando quemaduras en la piel El proceso es similar a la descarga

de un rayo pero a mucha menor escala

No ocurre asiacute con el campo magneacutetico que posee un poder de pene-

tracioacuten mucho mayor en los tejidos bioloacutegicos que el campo eleacutectrico

Aplicando campos magneacuteticos variables en el tiempo de baja intensidad

en el exterior de un sujeto se pueden generar campos eleacutectricos en su

interior sin riesgo de dantildeo eleacutectrico Sin embargo los campos genera-

dos tambieacuten seraacuten variables en el tiempo no electrostaacuteticos En el capiacute-

tulo IV se analiza con mayor detalle la interaccioacuten entre campos eleacutectri-

cos y magneacuteticos 70

Corriente continua y fuerza electromotriz Con anterioridad se explicoacute que cuando un conductor interacciona con un campo eleacutectrico externo las cargas se redistribuyen y van hacia la superficie de forma que apantallan el campo en el interior del conduc-tor

Cuando el campo eleacutectrico se aplica en el interior de un alambre

conductor el resultado es diferente Mientras se suministre suficiente

energiacutea para mantener la presencia del campo los electrones se man-

tendraacuten continuamente en movimiento dirigieacutendose hacia el origen del

campo y creando una corriente continua La intensidad (i) de la corrien-

te se define como la cantidad de carga eleacutectrica que atraviesa cualquier

seccioacuten transversal S del alambre en un segundo (figura 38) Su unidad

en el Sistema Internacional de Unidades es el ampere (A) en honor de

Andreacute-Marie Ampegravere matemaacutetico y fiacutesico franceacutes Por convenio el

sentido de la corriente se toma contrario al sentido del movimiento de

los electrones como si se movieran cargas positivas en vez de las nega-

tivas Si q es la carga eleacutectrica que atraviesa la superficie S en un inter-

valo de tiempo t entonces la corriente promedio se calcula como i =

qt

Figura 38 S es el aacuterea de la seccioacuten transversal del alambre

El campo E se encuentra dentro del conductor

Es posible mantener la presencia continua de un campo eleacutectrico no

equilibrado en el interior de un conductor cuando se posee la fuente

adecuada de energiacutea Una fuente con estas caracteriacutesticas se llama fuer-

za electromotriz o FEM Su valor se expresa en volts (V) en honor del

fiacutesico italiano Alessandro Volta Existen FEM de diversos tipos

71

Pila y bateriacutea

Las pilas producen energiacutea eleacutectrica a partir de una reaccioacuten quiacutemica

La bateriacutea consiste en una serie de pilas conectadas en serie para obte-

ner una FEM mayor Las hay recargables y no recargables En las pilas

recargables la reaccioacuten quiacutemica se invierte para alcanzar nuevamente el

estado inicial de maacutexima carga La primera pila reversible tambieacuten

llamada acumulador fue inventada en 1859 por el fiacutesico franceacutes Gas-

ton Planteacute La pila de Planteacute de plomo y aacutecido es la que maacutes se utiliza

en la actualidad Su ventaja principal es que a partir de un volumen

relativamente pequentildeo puede producir suficiente energiacutea para arrancar

un motor su principal desventaja es que se agota raacutepidamente Emplea

una disolucioacuten diluida de aacutecido sulfuacuterico como conductor ioacutenico o elec-

troacutelito para transportar la corriente el electrodo negativo es de plomo y

el positivo de dioacutexido de plomo Al recargar la pila las reacciones quiacute-

micas se invierten hasta que los productos quiacutemicos vuelven a su con-

dicioacuten original (o casi) El acumulador se agota finalmente porque con

el tiempo el aacutecido sulfuacuterico se transforma en agua maacutes sulfato de plo-

mo Estas pilas tienen una vida uacutetil de unos cuatro antildeos y su FEM es de

aproximadamente 2V Otros tipos de pilas recargables maacutes recientes

son la alcalina de niacutequel-cadmio que utiliza un electroacutelito de hidroacutexido

de potasio y las de niacutequel-hidruro La pila no recargable maacutes comuacuten es

la pila Leclancheacute o pila seca inventada por el quiacutemico franceacutes Georges

Leclancheacute en los antildeos sesenta del siglo XIX La pila seca que se utiliza

actualmente es muy similar al invento original El electroacutelito es una

mezcla pastosa de cloruro de amonio y cloruro de cinc El electrodo

negativo es de cinc igual que la parte exterior de la pila y el positivo es

una varilla de carboacuten rodeada por una mezcla de carboacuten y dioacutexido de

manganeso Esta pila produce una FEM de 15 V Otras pilas no recar-

gables muy utilizadas actualmente son las alcalinas y las de litio

Generador electrostaacutetico

Los generadores o dinamos producen la FEM a partir de movimientos

mecaacutenicos como el de rotacioacuten de las aspas de una turbina o el girar de

una rueda Los hay de dos tipos a) los electrostaacuteticos que utilizan el

rozamiento para separar las cargas eleacutectricas y b) los electromagneacuteti-

cos en los que se genera corriente desplazando mecaacutenicamente un con-

ductor a traveacutes de un campo magneacutetico Estos uacuteltimos se describen en

otro capiacutetulo

El generador electrostaacutetico es una maacutequina que permite obtener dife-

rencias de potencial muy elevadas mediante un mecanismo de friccioacuten

similar al del vidrio frotado con seda aunque en este caso se emplean

otros materiales Fue desarrollado en 1931 por el fiacutesico estadounidense

Robert Jemison Van de Graaff Consiste en una columna aislante con

una esfera metaacutelica hueca montada en su parte superior (figura 39)

Una correa de material dieleacutectrico que gira continuamente mediante

alguacuten motor auxiliar une un rodillo en la base de la columna con otro

situado en la parte superior y en contacto con la esfera Gracias a la

friccioacuten la correa transporta continuamente las cargas eleacutectricas extraiacute-

das de un peine metaacutelico de puacuteas afiladas en la base de la columna has-

ta el interior de la esfera Alliacute las cargas son retiradas por otros peines y

terminan finalmente en la superficie de la esfera conductora a causa de

la repulsioacuten A medida que la correa va recogiendo cargas y las trans-

porta a la esfera va surgiendo una diferencia de potencial con la tierra

que puede alcanzar hasta 5 millones de volt La Figura 39 tambieacuten

muestra el efecto de aplicar un alto potencial al cuerpo humano debi-

damente aislado de la tierra Como las cargas de igual signo se repelen

y van a la superficie del cuerpo los pelos de la modelo tienden a man-

tenerse separados del craacuteneo y entre siacute causando un efecto sorprenden-

te Los generadores de Van de Graaff se utilizan como fuentes de alto

voltaje para comprobar la calidad de los aisladores que se usan en las

redes eleacutectricas de alto voltaje Tambieacuten se emplean en los centros de

investigacioacuten dedicados al estudio de las partiacuteculas subatoacutemicas como

fuente energizante en las primeras etapas de los aceleradores de partiacutecu-

las

Figura 39 Generador de Van de Graaff Adaptado de

httpwwwgearslutzcom y httpcommons wikime-

diaorgwikiFileVan_de_graaf_generatorsvg

Celda solar

Son dispositivos capaces de convertir directamente la luz solar o la de

otras fuentes luminosas en energiacutea eleacutectrica El corazoacuten de la celda es

alguna sustancia semiconductora fotosensible como un cristal de silicio

muy delgado al que se le han antildeadido cantidades muy pequentildeas de

otras sustancias en forma de impurezas Cuando la luz incide contra el

cristal los electrones son arrancados de sus posiciones de equilibrio y

son expulsados a una de las superficies del cristal (efecto fotovoltaico)

Alliacute se hacen pasar por un circuito externo creando una corriente eleacutec-

trica para hacer funcionar laacutemparas o diferentes equipos eleacutectricos o

electroacutenicos Las celdas solares tienen una vida muy larga y hoy diacutea se

utilizan dondequiera que haya suficiente luz solar Cada diacutea son maacutes

populares pues constituyen una fuente de energiacutea limpia verde o eco-

loacutegica que no contamina la atmoacutesfera ni contribuye al calentamiento

global

Termoelectricidad

Consiste en el surgimiento de una FEM a partir de diferencias de tem-

peratura Si se unen o sueldan por ambos extremos dos alambres de

diferente naturaleza y una de las uniones se mantiene a una temperatura

superior a la otra aparece una corriente eleacutectrica entre las uniones ca-

liente y friacutea El fenoacutemeno fue observado en 1821 por el fiacutesico alemaacuten

Thomas Seebeck y se conoce como efecto Seebeck A los alambres

soldados capaces de generar la FEM se les llama termopares

Piezoelectricidad

Es posible generar energiacutea eleacutectrica mediante dispositivos que producen

una fuerza electromotriz a partir de una presioacuten o fuerza mecaacutenica que

causa una deformacioacuten en un material con propiedades especiales El

fenoacutemeno se denomina lsquoefecto piezoeleacutectricorsquo vocablo que viene del

griego piezein (presionar) Los dispositivos piezoeleacutectricos se han vuel-

to muy populares para generar la chispa de los encendedores de bolsi-

llo

74

Circuito de corriente continua Una FEM con sus bornes o extremos conectados a un sistema de alam-

bres conductores u otros dispositivos que permitan el paso de la co-

rriente eleacutectrica forma un circuito de corriente continua Por convenio

se considera que la corriente sale del polo o borne positivo de la FEM y

entra por el negativo En el circuito de la figura 310 cuando la corrien-

te atraviesa un alambre conductor muy fino ubicado dentro de la laacutempa-

ra (el filamento) da lugar a que aparezca luz y calor El aire dentro de la

laacutempara se extrae previamente para evitar la oxidacioacuten del filamento a

causa de las altas temperaturas que se alcanzan

Figura 310 Circuito simple de corriente continua

El volt no representa energiacutea sino energiacutea por unidad de carga Co-

mo la unidad de energiacutea es el joule (J) significa que dimensionalmen-

te volt = joulecoulomb Cuando la capacidad de entregar energiacutea por

unidad de carga se refiere a dos puntos de un circuito y no a una FEM

se denomina diferencia de potencial y se designa usualmente por la

letra V

En cualquier circuito una parte de la energiacutea entregada por la FEM

siempre se disipa elevando la temperatura del alambre y generando

calor al medio ambiente El incremento de temperatura es causado por

cierto lsquorozamiento o viscosidadrsquo interna que se opone al movimiento de

los electrones dentro del alambre La ley de Joule establece que la can-

tidad de calor producida en un conductor por el paso de la corriente

eleacutectrica cada segundo es proporcional a su resistencia R y al cuadrado

de la intensidad de la corriente (i2) En siacutembolos matemaacuteticos P = i2R

donde P es la energiacutea disipada en la unidad de tiempo o potencia La

resistencia R de un alambre se relaciona con la resistividad del mate-

rial por la expresioacuten ρl

R =S

donde l es la longitud del alambre y S el

aacuterea de su seccioacuten transversal

La resistencia de los alambres y otros materiales no siempre juega

un papel negativo como disipador de energiacutea tambieacuten se utilizan resis-

tencias para regular los voltajes en muchos dispositivos electroacutenicos

Un dispositivo construido expresamente para que funcione haciendo el

papel de una resistencia pura se denomina resistor aunque tambieacuten es

comuacuten llamar al dispositivo igual que la propiedad que lo caracteriza

resistencia La ley de Ohm establece la relacioacuten entre la corriente la

resistencia y la diferencia de potencial VR en los extremos de un resis-

tor VR = iR En la tabla 33 aparecen algunos valores tiacutepicos de la resis-

tividad de diversos materiales

TABLA 33

Resistividad de algunas sustancias

Sustancia (m) Caracteriacutesticas

Plata 147x10-8

Conductor Cobre 169x10-8

Aluminio 283x10-8

Silicio 640 Semiconductor

Madera 108 - 1011 Dieleacutectrico

Vidrio 1010 - 1014

Superconductividad

Descubierta en 1911 por el fiacutesico holandeacutes Heike Kamerlingh Onnes la

superconductividad es la propiedad que tienen algunos conductores de

no ofrecer resistencia al paso de la corriente cuando se enfriacutean por de-

bajo de cierta temperatura criacutetica Tc Las temperaturas criacuteticas son muy

pequentildeas por ejemplo en determinadas aleaciones de niobio-germanio

Tc = -24995 oC y se necesita helio liacutequido un refrigerante caro y poco

eficaz para que se produzca el fenoacutemeno Compuestos ceraacutemicos des-

cubiertos maacutes recientemente permiten usar nitroacutegeno liacutequido como

refrigerante para obtener la superconductividad La temperatura del

nitroacutegeno liacutequido es de -196 degC enfriacutea con una eficacia 20 veces mayor

que el helio liacutequido y cuesta 10 veces menos Sin embargo la fragilidad

de los compuestos ceraacutemicos hace muy difiacutecil conformarlos en forma

de hilos o cintas para utilizarlos como conductores de la corriente

Como los superconductores no poseen resistencia y no se calientan

al pasar la corriente se utilizan para fabricar electroimanes que produ-

cen campos magneacuteticos muy intensos empleando grandes corrientes

Estos superimanes se aplican en la investigacioacuten cientiacutefica en equipos

meacutedicos de diagnoacutestico en el estudio de materiales y en la construccioacuten

de potentes aceleradores de partiacuteculas Utilizando superconductores

tambieacuten se han desarrollado dispositivos que miden la corriente eleacutectri-

ca el voltaje y el campo magneacutetico con una sensibilidad sin preceden-

tes

Encontrar superconductores capaces de trabajar a temperaturas maacutes

altas es un requisito previo para desarrollar otras muchas aplicaciones

Entre ellas se encuentran computadoras maacutes raacutepidas y con mayor capa-

cidad de memoria reactores de fusioacuten nuclear en los que el plasma se

mantenga confinado por campos magneacuteticos mejores trenes de levita-

cioacuten magneacutetica de alta velocidad y tal vez lo maacutes importante una ge-

neracioacuten y transmisioacuten maacutes eficiente de la energiacutea eleacutectrica

Corriente alterna

Cuando la corriente eleacutectrica se comporta de forma tal que el sentido de

su recorrido en el circuito se invierte perioacutedicamente se estaacute en presen-

cia de una corriente alterna En la Figura 311 en (A) se representa el

valor de una FEM de corriente continua al transcurrir el tiempo su

valor E no variacutea En (B) aparece la representacioacuten anaacuteloga para una

FEM de corriente alterna El valor de la FEM en cada borne cambia

perioacutedicamente de positivo a negativo al transcurrir el tiempo al igual

que el sentido de la corriente en el circuito

77

Figura 311 Representacioacuten de una FEM continua (A) y

alterna (B) Los signos + y ndash indican el cambio de senti-

do de la corriente en el circuito

La corriente alterna es la principal fuente de energiacutea eleacutectrica en to-

do el mundo tanto en aplicaciones industriales como en el hogar La

corriente de la red comercial en Ameacuterica variacutea el sentido de su recorri-

do con una frecuencia de 60 veces por segundo (El inverso de la fre-

cuencia es el periacuteodo tiempo que tarda la corriente en realizar una osci-

lacioacuten completa) Como la polaridad de una FEM alterna tambieacuten cam-

bia continuamente de (+) a (-) y viceversa en los circuitos de corriente

alterna se utiliza preferiblemente el teacutermino voltaje para indicar las

diferencias de potencial que tambieacuten variacutea de sentido continuamente

Las leyes que rigen los circuitos de corriente alterna difieren radi-

calmente de las leyes de los circuitos de corriente continua En la co-

rriente alterna hay que tomar en cuenta que la corriente y el voltaje no

oscilan siempre al uniacutesono sino que se retrasan o adelantan la una res-

pecto al otro en dependencia del circuito especiacutefico analizado Esas

leyes no seraacuten objeto de anaacutelisis en este libro

La corriente alterna posee una serie de ventajas en comparacioacuten con

la corriente continua una de ellas es que proporciona menos peacuterdidas

de energiacutea durante su transmisioacuten hasta el consumidor Pero la maacutes

importante es que permite seleccionar los voltajes adecuados a cada

circuito mediante un sencillo dispositivo electromagneacutetico que no tiene

piezas moacuteviles el transformador que se describe en detalle en otro

capiacutetulo

78

CAPIacuteTULO 4

INTERACCIONES ELECTROMAGNEacuteTICAS Y ONDAS DE RADIO

Magnetismo y corrientes eleacutectricas

Con anterioridad se vio que los campos estaacuteticos magneacutetico y eleacutectrico

no son capaces de interaccionar el uno con el otro Ademaacutes cada uno

actuacutea sobre cargas e imanes de forma independiente como si el otro no

estuviera presente Tambieacuten se dijo que el campo magneacutetico no interac-

ciona con las cargas en reposo pero siacute lo hace con las cargas en movi-

miento

Cuando una partiacutecula cargada se mueve en una regioacuten del espacio

donde hay un campo magneacutetico estaacutetico aparece una fuerza sobre la

carga que en todo momento es perpendicular a la direccioacuten de su mo-

vimiento y a las liacuteneas de induccioacuten del campo magneacutetico A causa de

esa fuerza magneacutetica la partiacutecula cargada cambiaraacute la direccioacuten de su

movimiento (pero sin que su energiacutea variacutee) Y lo seguiraacute haciendo

mientras siga interaccionando con el campo En realidad el efecto de-

pende del movimiento relativo de la carga respecto al campo y vicever-

sa Si la carga estaacute en reposo y es el campo quien estaacute en movimiento

tambieacuten apareceraacuten fuerzas sobre la carga

iquestY queacute sucede cuando tenemos un campo magneacutetico que variacutea con

el tiempo iquestY un campo eleacutectrico en similares condiciones Pues resul-

ta que los campos magneacuteticos variables en el tiempo siempre tienen

asociado un campo eleacutectrico tambieacuten variable Y el efecto inverso

tambieacuten tiene lugar los campos eleacutectricos variables generan campos

magneacuteticos

Siempre que un campo variable se encuentre presente eleacutectrico o

magneacutetico el otro tambieacuten lo estaraacute De aquiacute que cuando se desean

examinar sus efectos resulta estrictamente obligatorio analizarlos con-

juntamente so pena de cometer errores garrafales en la interpretacioacuten

de los resultados

Ley de Faraday-Lenz En 1831 Michael Faraday descubrioacute el fenoacutemeno de induccioacuten

magneacutetica Y ese mismo antildeo demostroacute que era posible generar una

corriente en un circuito a partir de otra en un circuito cercano e inde-

pendiente del primero

El acoplamiento entre los circuitos ocurre al interaccionar los cam-

pos magneacuteticos variables generados por las corrientes tambieacuten varia-

bles en el tiempo El campo magneacutetico generado por una de las corrien-

tes es capaz de inducir campos eleacutectricos que dan origen a otra corrien-

te en el otro circuito Veamos esto en detalle

La figura 41 ilustra lo que sucede cuando se establece una corriente

variable en el tiempo en una espira de alambre conductor La corriente

en la espira izquierda tiene asociado su correspondiente campo magneacute-

tico que da origen a un campo eleacutectrico en la otra espira (no mostrado

en la figura) Ese campo eleacutectrico actuacutea sobre los electrones de la otra

espira como si fuera una FEM convencional creando una corriente Si

el campo magneacutetico no variacutea con el tiempo la corriente no aparece El

resultado tambieacuten depende del nuacutemero de liacuteneas de induccioacuten magneacuteti-

ca que atraviesen el aacuterea S Si la espira es paralela a las liacuteneas de induc-

cioacuten magneacutetica no habraacute corriente (en la figura 41 la espira derecha

estariacutea rotada 90 grados)

Figura 41 Corriente inducida en una es-

pira de alambre conductor

80

Sin embargo tambieacuten aparece corriente en la espira derecha cuando

el campo magneacutetico no variacutea con el tiempo pero el aacuterea S encerrada

por la espira y perpendicular a las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica siacute lo

hace (por ejemplo si la espira de la derecha oscila o gira alrededor de

un eje vertical) De manera que el aacutengulo θ que forman el aacuterea S y las

liacuteneas de induccioacuten magneacutetica tambieacuten tiene importancia en la genera-

cioacuten de posibles corrientes en la espira

Se encuentra experimentalmente que la FEM inducida en la espira

(ind) es igual a la variacioacuten del flujo = BScos en la unidad de tiem-

po

ind t

Este resultado se conoce como Ley de Faraday La letra griega

(delta) indica siempre la variacioacuten del correspondiente paraacutemetro Por

ejemplo si t indica la variable tiempo t = t ndash to donde t y to represen-

tan un instante final e inicial respectivamente

Se puede predecir el sentido que tendraacute la corriente en la espira a

partir de la Ley de Lenz Esta ley establece que el sentido de la FEM (y

de la corriente inducida) es tal que siempre se opone a la causa que la

produce Fue bautizada en honor a su descubridor Heinrich Friedrich

Emil Lenz y es usual designarla indistintamente como ley de Faraday-

Lenz

El principio de funcionamiento de los generadores eleacutectricos se fun-

damenta en la ley de Faraday-Lenz La variacioacuten del flujo en una espira

de alambre conductor que gira dentro de un campo magneacutetico produce

una FEM capaz de generar corriente en un circuito La FEM y la co-

rriente generadas pueden ser tanto continuas como alternas en depen-

dencia de coacutemo se dispongan conexiones de la espira rotatoria con el

circuito externo

Dinamo Un generador electromagneacutetico o dinamo es un mecanismo capaz de

convertir energiacutea mecaacutenica en energiacutea eleacutectrica sobre la base de la ley

de Faraday-Lenz El maacutes sencillo que se conoce es el dinamo de disco

desarrollado por el propio Faraday Consiste en un disco conductor de

cobre que va montado sobre un eje que pasa por su centro la parte del

disco entre el centro y el borde queda situada entre los polos de un imaacuten

de herradura (Figura 42) Cuando el disco se hace girar con una mani-

vela aparece una FEM continua entre el centro y el borde

Figura 42 El primer generador electromecaacutenico el di-

namo de disco de Faraday Tomado de

httpwwwastrovirginiaedu

El movimiento relativo entre el disco y el imaacuten hace que las fuerzas

magneacuteticas actuacuteen sobre los electrones deacutebilmente ligados del disco

creando una corriente eleacutectrica que siempre va en el mismo sentido El

dispositivo tambieacuten se puede adaptar para funcionar a la inversa como

un motor aplicando una FEM externa entre el borde y su centro lo que

haraacute girar el disco

Cualquier generador moderno tiene dos partes fundamentales un

imaacuten permanente (o un electroimaacuten) que proporciona el campo magneacute-

tico y la armadura estructura que sostiene los conductores que cortan

el campo magneacutetico en su movimiento y transportan la corriente indu-

cida La armadura es usualmente un nuacutecleo de hierro laminado alrede-

dor del cual se enrollan en bobinas los cables conductores

El campo magneacutetico de un imaacuten permanente es bastante fuerte como

para hacer funcionar un dinamo pequentildeo los de mayor capacidad gene-

radora utilizan electroimanes

El principio de operacioacuten de un generador de corriente alterna se

muestra en la figura 43 Es bastante similar al de la corriente continua

con algunos cambios que mejoran la eficiencia de la conversioacuten energeacute-

tica y hacen que el sentido de la FEM se invierta perioacutedicamente

Enormes generadores de este tipo movidos por turbinas impulsadas

por la fuerza hidraacuteulica (plantas hidroeleacutectricas) por el vapor de agua

(plantas termoeleacutectricas y atomoeleacutectricas) o por el viento (eoacutelicas) son

los encargados de producir la mayor parte de la energiacutea eleacutectrica que se

consume en el planeta

Figura 43 Generacioacuten de una corriente alterna

Transformadore e inductor

El transformador es un dispositivo muy utilizado en circuitos eleacutectricos

y electroacutenicos No posee partes moacuteviles y funciona basado en la ley de

Faraday-Lenz La red eleacutectrica comercial utiliza estos dispositivos para

elevar el voltaje y transmitir la energiacutea eleacutectrica a grandes distancias

pues asiacute el proceso resulta mucho maacutes eficiente y las peacuterdidas de ener-

giacutea en los alambres mucho menores

Los transformadores tambieacuten se utilizan para reducir el alto voltaje y

poder llevar la energiacutea hasta las viviendas de una forma menos peligro-

sa (110 y 220 V para aplicaciones no industriales) Cuando la diferencia

de potencial entre el alambre conductor y la tierra es muy alta el aire se

ioniza parcialmente en los alrededores del alambre y se vuelve conduc-

tor Si hay otro objeto cercano unido a tierra puede saltar una chispa

causando quemaduras e incluso volatilizando parte de los cuerpos que

intervengan en la conduccioacuten Las corrientes que se generan pueden ser

de miles de amperes como comparacioacuten el motor de arranque de un

automoacutevil consume solo unos pocos amperes

Para ser eficientes los transformadores de potencia deben disipar la

menor cantidad posible de energiacutea durante su funcionamiento una disi-

pacioacuten de tan solo 05 en un gran transformador genera enormes

cantidades de peacuterdidas por calor Los transformadores de la red comer-

cial disponen de un circuito de refrigeracioacuten que utiliza aceite para el

enfriamiento El aceite circula por dentro del transformador y disipa el

calor mediante radiadores externos La inmensa mayoriacutea de los equipos

electroacutenicos tambieacuten utilizan transformadores de distinto tipo para ajus-

tar el voltaje suministrado por la red comercial al que realmente necesi-

tan sus circuitos

Un transformador estaacute formado esencialmente por un nuacutecleo de ma-

terial ferro o ferrimagneacutetico blando cuya funcioacuten es la de concentrar y

reforzar las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica y dos enrollados de alambre

con diferente nuacutemero de vueltas N1 y N2 el primario y el secundario

Cuando se hace circular una corriente alterna por el enrollado primario

se genera un campo magneacutetico tambieacuten alterno proporcional a N1 Ese

campo magneacutetico alterno es reforzado y guiado por el nuacutecleo ferro-

magneacutetico hasta el enrollado secundario donde induce una FEM que es

proporcional a N2 Controlando el nuacutemero de vueltas N1 y N2 es posible

regular la relacioacuten entre el voltaje a la salida y a la entrada del trans-

formador ya que a partir de la ley de Faraday se obtiene que los volta-

jes en el primario y secundario guardan la relacioacuten aproximada V1V2 =

N1 N2 (Figura 44)

Figura 44 Transformador e inductor

Otro dispositivo muy usado en la electroacutenica que funciona sobre la

base de la ley de Faraday-Lenz es el inductor o inductancia Un induc-

tor no es maacutes que una bobina sencilla con un nuacutecleo de material ferro o

ferrimagneacutetico blando Al aplicar un voltaje alterno la corriente varia-

ble que se establece crea un campo magneacutetico y una FEM inducida que

seguacuten Lenz se opone a la causa que lo origina es decir se opone al

paso de la corriente

Mientras mayor es la frecuencia de la sentildeal y mayor la variacioacuten del

campo en el tiempo mayor es la oposicioacuten que presenta el inductor por

el contrario cuando la frecuencia disminuye la oposicioacuten es cada vez

menor Si la corriente no variacutea (frecuencia cero) el flujo magneacutetico no

variacutea (t = 0) y por tanto no hay FEM inducida que se oponga a la

corriente Como resultado el inductor es un dispositivo que no afecta

notablemente la corriente continua pero se opone al paso de la corrien-

te alterna La oposicioacuten se mide por la reactancia inductiva XL = 2

L donde L es un factor caracteriacutestico del inductor (su inductancia) A

mayor frecuencia mayor oposicioacuten A diferencia del resistor un in-

ductor disipa poco calor al paso de la corriente por efecto Joule pues el

enrollado de aleacioacuten de cobre o aluminio posee una resistividad muy

baja

Los capacitores ndashdispositivos que trabajan almacenando cargas y

campos eleacutectricos- tambieacuten se oponen al paso de la corriente alterna

pero al contrario de los inductores no dejan pasar la corriente conti-

nua y su oposicioacuten al paso de la corriente disminuye cuando aumenta

la frecuencia En este caso el paraacutemetro caracteriacutestico es la reactancia

capacitiva 1

X =C2πνC

donde C es la capacidad del condensador

Es necesario gastar o consumir energiacutea para crear un campo magneacute-

tico pero esa energiacutea no se pierde Se almacena en el campo magneacutetico

y se revierte nuevamente al circuito al variar el sentido de la corriente

en cada ciclo Sin embargo a causa de la histeacuteresis y de las corrientes

inducidas que aparecen en el nuacutecleo ferromagneacutetico en cada ciclo

siempre se pierde una pequentildea cantidad de energiacutea en forma de calor

Este calor es adicional al que se pierde en los alambres por efecto Joule

En combinacioacuten con los capacitores los inductores se utilizan en

circuitos resonantes y filtros que permiten sintonizar o separar una fre-

cuencia determinada (o un pequentildeo intervalo de frecuencias) de una

mezcla de sentildeales con un intervalo amplio de frecuencias Es el meacutetodo

utilizado en los receptores de radio y TV para seleccionar o sintonizar

una frecuencia especiacutefica entre todas las que se reciben en la antena

Radiacioacuten electromagneacutetica

No es necesario que un circuito esteacute presente para que el campo magneacute-

tico genere un campo eleacutectrico Incluso en el vaciacuteo un campo magneacuteti-

co variable en el tiempo siempre tendraacute asociado su correspondiente

campo eleacutectrico

El campo eleacutectrico generado de esta manera posee la caracteriacutestica

de que sus liacuteneas de fuerza son cerradas y de direccioacuten perpendicular a

las del campo magneacutetico En la Fiacutesica esos campos se denominan no

conservativos porque son capaces de entregar energiacutea al realizar un

ciclo cerrado Cuando ocurre lo contrario el campo es conservativo

Si un campo magneacutetico variable actuacutea sobre un cuerpo conductor

macizo el campo eleacutectrico inducido es capaz de engendrar o generar

corrientes en el seno del cuerpo las denominadas corrientes de Fou-

cault Si ese campo magneacutetico incide sobre el cuerpo humano el campo

eleacutectrico asociado seraacute capaz de generar corrientes alternas en su inte-

rior

Como se expresoacute al inicio la naturaleza de los campos eleacutectricos y

magneacuteticos es tal que el efecto inverso tambieacuten tiene lugar un campo

eleacutectrico variable en el tiempo da origen a un campo magneacutetico Por

tanto los campos eleacutectricos y magneacuteticos variables no son independien-

tes siempre se presentan conjuntamente y de ahiacute la denominacioacuten de

campo electromagneacutetico

Generacioacuten de campos electromagneacuteticos

La aceleracioacuten es la relacioacuten que existe entre la variacioacuten de la veloci-

dad de un cuerpo y el tiempo que tarda en ocurrir esa variacioacuten Consi-

derando una partiacutecula que se mueve a lo largo de una recta si to repre-

senta la lectura del reloj cuando la velocidad era vo y t una lectura pos-

terior cuando la velocidad tiene otro valor v la aceleracioacuten media am en

ese intervalo se calcula por la expresioacuten am = (v-vo) (t-to) lo que tam-

bieacuten se indica como a = ΔvΔt En esas condiciones la aceleracioacuten pue-

de ser tanto positiva (la velocidad aumenta al transcurrir el tiempo)

como negativa (la velocidad se reduce)

Las cargas eleacutectricas aceleradas son capaces de generar campos

electromagneacuteticos en forma de ondas que se propagan en el espacio Es

posible crear estas ondas mediante una antena con dos extremos abier-

tos o terminales que alternadamente se cargan positiva y negativamente

(dipolo) La tiacutepica antena de televisioacuten es un dipolo pero que solo se

usa para recibir y no para emitir ondas electromagneacuteticas

86

Un tipo de antena emisora muy comuacuten es la antena Marconi Se tra-

ta de una barra o varilla vertical que forma la mitad del dipolo mientras

que la tierra actuacutea como la otra mitad Este tipo de antena tambieacuten se

utiliza en automoacuteviles y teleacutefonos inalaacutembricos (Figura 45) En este

caso la parte metaacutelica del automoacutevil o teleacutefono actuacutea como la otra mitad

del dipolo En los teleacutefonos celulares las antenas tipo Marconi evolu-

cionaron hacia las maacutes eficientes antenas fractales que permiten ocul-

tar la antena completamente en el interior del equipo (figura 46)

Figura 45 Propagacioacuten de la radiacioacuten electromagneacutetica

Los campos magneacuteticos generan campos eleacutectricos y vice-

versa La sentildeal radiada se propaga con la velocidad de la

luz

Figura 46 Figura 04-06 Interior de un teleacutefono celular

mostrando la antena fractal en el recuadro a la derecha (al-

fombra de Sierspinski)

Cuando la antena tiene las dimensiones adecuadas al aplicarle una

FEM alterna se logra que emita radiaciones al espacio que la rodea

Operando sobre la FEM y modificaacutendola de manera adecuada es posi-

ble usar la radiacioacuten para transmitir informacioacuten de todo tipo (sonido

imaacutegenes informacioacuten digitalizada) La energiacutea radiada se propaga a la

velocidad de la luz unos 300 000 kiloacutemetros por segundo en el vaciacuteo y

algo menor en otros medios

Espectro electromagneacutetico James Clerk Maxwell fiacutesico ingleacutes amplioacute las investigaciones de Mi-

chael Faraday sobre los campos electromagneacuteticos y logroacute encontrar las

relaciones matemaacuteticas que describen su comportamiento Sus resulta-

dos lo convirtieron en uno de los cientiacuteficos maacutes importantes del siglo

XIX Su obra maacutes importante es el Treatise on Electricity and Magne-

tism (1873) donde publicoacute su conjunto de cuatro ecuaciones diferen-

ciales o Leyes de Maxwell en las que se describe la naturaleza de los

campos electromagneacuteticos en teacuterminos de espacio y tiempo

Maxwell demostroacute que la propagacioacuten de la radiacioacuten electromagneacute-

tica en el vaciacuteo o en cualquier otro medio se describe de forma similar

a las ondas que se propagan en la superficie del agua cuando ocurre una

perturbacioacuten (por ejemplo como cuando se deja caer una piedra en

aguas tranquilas) La velocidad de propagacioacuten vp de la onda es la ve-

locidad con que se propaga o avanza la perturbacioacuten en el medio La

amplitud de la onda es el tamantildeo maacuteximo que alcanzan sus valles o

crestas al oscilar (figura 47) La intensidad de la onda se define como

la energiacutea por unidad de tiempo que es capaz de transportar a traveacutes de

la unidad de superficie perpendicular a la direccioacuten de propagacioacuten Se

mide en wattm2 Mientras mayor sea la amplitud de la onda mayor

seraacute su intensidad

Figura 47 Representacioacuten de una onda mecaacutenica

88

La distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos es la longi-

tud de onda (lambda) y el nuacutemero de veces que una cresta (o un va-

lle) se repite por segundo en una posicioacuten determinada es la frecuencia

(nuacute) de la onda Como se dijo anteriormente la frecuencia se expresa

en oscilaciones por segundo (Hz) La longitud de onda y la frecuencia

no son independientes Estos paraacutemetros se relacionan con la velocidad

de propagacioacuten por la expresioacuten vp =

En la onda que viaja por la superficie de una charca oscilan las mo-

leacuteculas de agua En la radiacioacuten electromagneacutetica lo que oscila son los

campos eleacutectrico y magneacutetico cada uno creando al otro continuamente

a medida que la onda avanza o se propaga con la velocidad de la luz

(Figura 48) Para tener una idea de lo que significa esta velocidad se

puede considerar que el periacutemetro de la tierra (su longitud) es de unos

40 000 kiloacutemetros por el ecuador Como en el vaciacuteo la luz recorre 300

000 km en un segundo en ese tiempo una onda de radio es capaz de dar

7 vueltas y media a la Tierra (En un medio diferente al vaciacuteo la veloci-

dad es algo menor pero muy poco)

Figura 48 Figura 04-08 Representacioacuten instantaacutenea de

una onda electromagneacutetica Los campos E y H son perpen-

diculares entre siacute y a la direccioacuten de propagacioacuten

Se le llama espectro electromagneacutetico al conjunto de todas las posibles

frecuencias con que puede presentarse una onda electromagneacutetica (tabla

41) Abarca una regioacuten muy amplia desde unas pocas decenas de Hz

hasta miles de millones de Hz Las propiedades de la onda electromag-

neacutetica variacutean notablemente en dependencia de su frecuencia las radia-

ciones de maacutes baja frecuencia constituyen las conocidas ondas de radio

(onda larga) la de maacutes alta frecuencia es la radiacioacuten gamma penetran-

te (de la letra griega ) que se produce en los elementos radiactivos o

en procesos subatoacutemicos tales como la aniquilacioacuten de un par electroacuten

positroacuten Las explosiones de supernovas y otros fenoacutemenos astrofiacutesicos

muy intensos tambieacuten generan cantidades apreciables de radiacioacuten γ

Dentro del intervalo comprendido entre las ondas de radio y la radia-

cioacuten γ se encuentran todas las demaacutes radiaciones onda corta radiacioacuten

infrarroja (IR) espectro visible ultravioleta (UV) y rayos X

TABLA 41

Espectro electromagneacutetico

f(Hz) (m) Denominacioacuten

102 - 1010 106 ndash 10-1 Ondas de radio

1010 - 1012 10-1 ndash 10-3 Microondas

1012 - 1014 10-3 ndash 10-6 Infrarrojo

1014 - 1015 10-6 ndash 10-7 Visible

1015 - 1016 10-7 ndash 10-8 Ultravioleta

1017 - 1020 10-9 ndash 10-11 Rayos X

gt 1020 lt 10-11 Rayos gamma

Los rayos gamma y los rayos X lsquodurosrsquo tienen una longitud de on-

da de entre 0005 y 05 nm (un nm o nanoacutemetro equivale a 10-9 m o

una milloneacutesima de miliacutemetro) Los rayos X lsquoblandosrsquo se superponen

con la radiacioacuten ultravioleta en longitudes de onda proacuteximas a los 50

nm El ultravioleta a su vez da paso a la luz visible que va aproxi-

madamente desde 380 hasta 760 nm Los rayos infrarrojos o radia-

cioacuten de calor se solapan con las frecuencias de radio de microondas

entre los 100000 y 400000 nm Por encima de esta longitud de onda

hasta unos 15000 metros el espectro estaacute ocupado por las diferentes

ondas de radio Maacutes allaacute de la zona de radio el espectro entra en la

regioacuten de bajas frecuencias cuyas longitudes de onda llegan a medir-

se en decenas de miles de kiloacutemetros

Transmisioacuten de sentildeales

Se reconoce al ingeniero italiano Guglielmo Marconi (1874-1937)

como el inventor del primer sistema praacutectico de transmisioacuten de in-

formacioacuten mediante sentildeales de radio a finales del siglo XIX En

1890 se interesaba por la telegrafiacutea sin hilos y hacia 1895 habiacutea in-

ventado un aparato con el que consiguioacute enviar sentildeales a varios kiloacute-

metros de distancia mediante una antena direccional En 1899 esta-

blecioacute la comunicacioacuten inalaacutembrica entre Inglaterra y Francia a traveacutes

del canal de la Mancha Las marinas italiana y britaacutenica pronto adop-

taron su sistema y hacia 1907 habiacutea alcanzado tal perfeccionamiento

que se establecioacute un servicio trasatlaacutentico de telegrafiacutea sin hilos para

uso puacuteblico

El descubrimiento de las ondas de radio dio lugar a un impetuoso

desarrollo de los medios de comunicacioacuten incluyendo la televisioacuten el

radar los sistemas de navegacioacuten la comunicacioacuten espacial y la telefo-

niacutea celular con infinidad de aplicaciones en otras ciencias como la me-

teorologiacutea y la astronomiacutea

Las ondas de radio son aquellas cuya frecuencia va desde unos po-

cos kilohertz (kHz) hasta 300 gigahertz (GHz) Un kilohertz equivale a

mil ciclos por segundo y un megahertz (MHz) a un milloacuten un gi-

gahertz equivale a 109 Hz o 1 000 MHz La denominada onda media de

los receptores de radio en amplitud modulada (AM) cubre el intervalo

535ndash1 605 kHz Las frecuencias mayores corresponden a las ondas

cortas de diferentes bandas

Las propiedades de las ondas de radio dependen de su frecuencia (o de su equivalente la longitud de onda ) por lo que usualmente se utili-zan ondas de radio de diferente para distintos fines Las ondas maacutes cortas poseen una frecuencia maacutes alta (maacutes oscilaciones por segundo) las maacutes largas tienen una frecuencia maacutes baja La relacioacuten entre y la frecuencia es

= c

donde c es la velocidad de la luz

En una atmoacutesfera uniforme la radiacioacuten electromagneacutetica se propa-

ga en liacutenea recta Como la superficie terrestre es praacutecticamente esfeacuterica

la comunicacioacuten radiofoacutenica a larga distancia solo es posible gracias a

que las ondas largas se reflejan en la ionosfera una regioacuten de la atmoacutes-

fera compuesta de varias capas de aire ionizado que se extiende desde

una altura de casi 80 km sobre la superficie terrestre hasta 640 km o

maacutes (Figura 49) En comparacioacuten la altura de vuelo de las liacuteneas aeacute-

reas comerciales es de 10 km

A estas alturas el aire estaacute enrarecido en extremo como si se hubiera hecho vaciacuteo con una bomba mecaacutenica Cuando las partiacuteculas gaseosas de la atmoacutesfera se ionizan a causa de la radiacioacuten ultravioleta del sol

tienden a permanecer ionizadas debido a las miacutenimas colisiones que se producen con otras partiacuteculas Estas partiacuteculas ionizadas son capaces de reflejar parcialmente las ondas de radio De ahiacute que soacutelo una parte de la energiacutea radiada por un transmisor hacia la ionosfera es transmitida ha-cia el exterior otra es absorbida y la restante es reflejada hacia la super-ficie de la Tierra Este uacuteltimo efecto permite la recepcioacuten de sentildeales de radio a distancias mucho mayores de lo que seriacutea posible con ondas que viajaran solo en liacutenea recta

Figura 49 Capas de la atmoacutesfera troposfera estratosfe-

ra mesosfera e ionosfera La curva quebrada indica la

temperatura seguacuten la escala superior

Las ondas de frecuencia superior a los 300 MHz ( lt 10 m) se sub-

dividen en cuatro categoriacuteas muy alta frecuencia (VHF del ingleacutes very

high frequency) ultra alta frecuencia (ultra high frequency UHF) su-

peralta frecuencia (super high frequency SHF) y extremadamente alta

frecuencia (extremely high frequency EHF) Estas ondas no se reflejan

en la ionosfera por lo que solo se pueden captar cuando el receptor se

encuentra en liacutenea recta con el emisor Sin embargo son muy uacutetiles en

las comunicaciones espaciales

Tambieacuten se usa el teacutermino microondas para designar las ondas elec-

tromagneacuteticas en la regioacuten de frecuencias UHF y EHF cuya longitud

de onda va aproximadamente desde 1 mm hasta 30 cm ( = 1 a 300

GHz) Las microondas tienen aplicaciones en las comunicaciones de

todo tipo viacutea sateacutelite en la meteorologiacutea la medicioacuten de distancias e

incluso se utilizan para cocinar alimentos en los hornos de microondas

En la tabla 42 aparece resumida la clasificacioacuten de las ondas de radio

de acuerdo con su frecuencia y su longitud de onda Al interaccionar

con la atmoacutesfera la atenuacioacuten no es la misma para todas las frecuen-

cias Las ondas con inferiores a unos pocos centiacutemetros son absorbi-

das por las gotas de agua o por las nubes las inferiores a 15 cm pueden

incluso quedar absorbidas por el vapor de agua que hay normalmente

en una atmoacutesfera limpia

TABLA 42

Clasificacioacuten de las ondas de radio

Frecuencia Denominacioacuten Abreviatura

3 ndash 30 kHz Muy baja frecuencia VLF 105 ndash 104 m

30-300 kHz Baja frecuencia LF 104 ndash 103 m

300-3 000 kHz Frecuencia media MF 103 ndash 102 m

3-30 MHz Alta frecuencia (on-

da corta)

HF 102 ndash 10 m

30-300 MHz Muy alta frecuencia VHF 10 ndash 1 m

300-3 000 MHz Frecuencia ultra alta UHF 1 m ndash 10 cm

3-30 GHz Frecuencia superalta SHF 10 ndash 1 cm

30-300 GHz Extremadamente alta EHF 1 cm ndash 1 mm

Transmisioacuten de potencia Horno de microondas

Una de las propiedades de la radiacioacuten de alta frecuencia al interaccio-

nar con muchos materiales es la de generar calor Los hornos de micro-

ondas funcionan en la regioacuten UHF a frecuencias cercanas a los 2 450

MHz La componente del campo eleacutectrico E de la onda interacciona

fuertemente con el momento dipolo eleacutectrico de las moleacuteculas del agua

93

y otras moleacuteculas polares que componen los alimentos Esas moleacuteculas

son forzadas a seguir las oscilaciones de la onda electromagneacutetica in-

crementaacutendose su movimiento de rotacioacuten y vibracioacuten al nivel micros-

coacutepico Un incremento microscoacutepico del movimiento se refleja en lo

macroscoacutepico como un aumento de temperatura que es transmitido a

los restantes aacutetomos y moleacuteculas por los mecanismos usuales de trans-

misioacuten del calor conveccioacuten conduccioacuten y radiacioacuten La conveccioacuten

se refiere al flujo circulatorio de gas o liacutequido desde las zonas maacutes ca-

lientes a las maacutes friacuteas la conduccioacuten al contacto directo entre soacutelidos

mientras que la radiacioacuten implica la transmisioacuten de calor por radiacioacuten

electromagneacutetica esencialmente en la regioacuten infrarroja-visible del es-

pectro (cap 5)

Las microondas no pueden penetrar en los recipientes metaacutelicos para

calentar la comida pues los metales reflejan las ondas de radio de la

misma forma que un espejo refleja la luz visible Sin embargo pueden

atravesar recipientes no metaacutelicos como vidrios ceraacutemicas o plaacutesticos

sin calentarlos para ser absorbidas solamente por los alimentos en su

interior Como la radiacioacuten penetra profundamente en los tejidos bioloacute-

gicos los alimentos se cocinan en profundidad a diferencia de lo que

ocurre en un horno convencional donde el calor se recibe solo en la

superficie y avanza lentamente de fuera hacia dentro Ademaacutes la ener-

giacutea solo se emplea en calentar los alimentos sin necesidad de elevar la

temperatura de los recipientes o de las paredes del horno Por ese moti-

vo los alimentos tardan menos en hornearse y se gasta mucha menos

energiacutea en el proceso

Cuando la intensidad de la radiacioacuten es muy alta la exposicioacuten a las

microondas puede ser muy peligrosa Tambieacuten es importante el tiempo

de exposicioacuten Tanto la alta intensidad como una larga exposicioacuten pue-

den ocasionar quemaduras cataratas oculares dantildeos en el sistema ner-

vioso o esterilidad Auacuten no se conocen bien los efectos de la exposi-

cioacuten a las microondas de baja intensidad durante largos periacuteodos

Cocina de induccioacuten

La cocina de induccioacuten trabajan a frecuencias mucho menores que las

de los hornos de microondas esencialmente en el intervalo de frecuen-

cias entre 20 y 100 kHz No calienta directamente los alimentos como

en los hornos sino que genera corrientes de Foucault en un material

ferromagneacutetico-resistivo adosado al fondo de la cazuela que finalmente

produce el calor que se emplea en cocinar los alimentos (figura 410)

Figura 410 Mecanismo del calentamiento por induccioacuten

Durante su funcionamiento el campo magneacutetico variable generado por

una bobina da origen a un campo eleacutectrico tambieacuten variable y ambos se

propagan en todas direcciones -no soacutelo como se muestra en la figura-

atravesando la vitroceraacutemica no absorbente Es la componente eleacutectrica

quien genera las corrientes y producen calentamiento por efecto Joule

en el material magneacutetico del fondo de la olla tal como ocurre en una

cocina de resistencia convencional

A diferencia de los hornos de microondas estas cocinas no se pue-

den utilizar con recipientes de loza barro tefloacuten o cualquier otro mate-

rial aislante Tampoco con cualquier recipiente de aluminio o cobre u

otro metal no magneacutetico pues a la frecuencia de trabajo de la cocina

estos metales reflejan la radiacioacuten electromagneacutetica con gran efectivi-

dad La otra diferencia esencial con los hornos de microondas donde

la radiacioacuten se mantiene confinada en su interior por paredes reflectan-

tes es que en una cocina de induccioacuten la radiacioacuten se dispersa en todas

direcciones generando contaminacioacuten electromagneacutetica en mayor o

menor grado

Investigaciones recientes muestran la posibilidad de efectos perjudicia-

les sobre los genes de diversos tipos de ceacutelulas mientras que por

95

otra parte no existen estudios que demuestren que ese intervalo de fre-

cuencias esas radiaciones sean inocuas especialmente a la intensidad

en que son emitidas con potencia suficiente para cocinar alimentos

Las posibles afectaciones incluyen efectos geneacuteticos en el feto en las

gestantes dada la cercaniacutea de la regioacuten abdominal a la fuente de radia-

ciones asiacute como roturas u otras alteraciones en los genes de espermato-

zoides y oacutevulos de personas adultas (ver artiacuteculo review de Lai H en

las referencias)

Estimacioacuten de distancias radar Los sistemas para medir distancias mediante la radiacioacuten estaacuten basados

en el radar palabra que se deriva del ingleacutes radio detection and ran-

ging El radar detecta objetos fuera del alcance de la vista y determina

a queacute distancia se encuentran al proyectar sobre ellos ondas de radio Se

comenzoacute a utilizar de manera generalizada durante la II Guerra Mun-

dial (1939-1945)

Su funcionamiento estaacute basado en la propiedad que tienen las ondas

electromagneacuteticas de reflejarse en determinadas superficies En un

equipo de radar un transmisor de radio de alta frecuencia emite un haz

de radiacioacuten durante un corto periacuteodo con una que puede ir desde

algunos centiacutemetros hasta cerca de 1 metro Los objetos que se hallan

en la trayectoria del haz reflejan las ondas de regreso hacia el transmi-

sor donde se coloca un receptor especialmente disentildeado para detectar-

las Midiendo por medios electroacutenicos el tiempo que tarda la sentildeal en ir

y regresar hasta el blanco y conocida la velocidad de propagacioacuten de la

sentildeal (asymp 300 000 kms) es posible calcular la distancia hasta el objeto

donde se reflejoacute el haz En un equipo de radar el proceso de transmi-

sioacuten-recepcioacuten de impulsos ocurre continuamente en fracciones de

segundo

El radar no solo detecta la presencia de un objeto remoto como un

avioacuten en el aire sino que es capaz de fijar su posicioacuten en el espacio su

tamantildeo y su forma aproximada asiacute como la direccioacuten de su movimien-

to y su velocidad

Aunque en sus oriacutegenes fue un instrumento beacutelico hoy se utiliza

ampliamente para fines paciacuteficos como la navegacioacuten mariacutetima y el

control de traacutefico aeacutereo El radar ha encontrado una aplicacioacuten casi

universal en la meteorologiacutea y la prediccioacuten del tiempo ademaacutes de

localizar perturbaciones importantes como los huracanes o los tornados

tambieacuten se usa para efectuar el seguimiento de las condiciones climato-

loacutegicas locales Los radares meteoroloacutegicos proporcionan informacioacuten

acerca del volumen de las precipitaciones y permiten alertar con antela-

cioacuten sobre posibles inundaciones Los maacutes recientes dan la posibilidad

de medir la velocidad del viento cuando hay tormenta a partir de un

fenoacutemeno conocido como efecto Doppler

Radares de otro tipo son utilizados por la policiacutea de traacutensito para de-

terminar la velocidad de los vehiacuteculos y cuantificar la densidad del

traacutefico en las calles principales Tambieacuten para controlar automaacutetica-

mente los semaacuteforos Por ejemplo hay sistemas que pueden proyectar

la luz roja automaacuteticamente si el vehiacuteculo se acerca a un cruce de cui-

dado con una velocidad por encima del liacutemite permitido

Resonancia magneacutetica Otro tipo de interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia en la regioacuten de

altas frecuencias es la resonancia magneacutetica Existen diversos tipos

nuclear paramagneacutetica electroacutenica ferromagneacutetica antiferromagneacutetica

de ondas de spin cuadrupolar nuclear y resonancia de spin de electro-

nes de conduccioacuten todas se aplican mayormente en la investigacioacuten

cientiacutefica Se describiraacute solamente la resonancia magneacutetica nuclear

(RMN) ya que es la maacutes conocida por haberse extendido su uso como

herramienta de diagnoacutestico en la medicina

La RMN no implica radiactividad ni ninguacuten otro tipo de radiacioacuten

ionizante pues se trabaja uacutenicamente en la regioacuten de radiofrecuencias

El nuacutecleo atoacutemico posee un momento magneacutetico N similar al momen-

to magneacutetico de spin del electroacuten s Como su valor es miles de veces

menor que el de s no es necesario tomarlo en cuenta al analizar las

propiedades diamagneacuteticas paramagneacuteticas o ferromagneacuteticas de una

determinada sustancia

Sin embargo cuando se hace incidir radiacioacuten de frecuencia ade-

cuada sobre una sustancia que a la vez estaacute sometida a un campo mag-

neacutetico estaacutetico de gran intensidad el momento magneacutetico nuclear es

capaz de interaccionar con esa radiacioacuten y absorber gran cantidad de

energiacutea Esto es precisamente lo que caracteriza una resonancia la

absorcioacuten soacutelo tiene lugar a una frecuencia especiacutefica (o en un intervalo

de frecuencias muy estrecho a su alrededor) y no a cualquier frecuen-

cia

97

Como fuente de radiacioacuten se utiliza una bobina por la que circula

una corriente alterna de frecuencia adecuada (figura 411)

La descripcioacuten de lo que ocurre seguacuten la fiacutesica claacutesica es la si-

guiente cuando el campo estaacutetico externo (de intensidad Bo en la figu-

ra) interacciona con los momentos magneacuteticos nucleares tiende a ali-

nearlos en una direccioacuten paralela a las liacuteneas de induccioacuten perpendicu-

lar al polo del electroimaacuten en la figura Sin embargo esta alineacioacuten no

llega a ser perfecta pues los momentos magneacuteticos tienen tendencia a

rotar alrededor de las liacuteneas de induccioacuten Este movimiento particular

de rotacioacuten se conoce como precesioacuten similar al cabeceo de los trom-

pos cuando van perdiendo velocidad se ha representado por la flecha (o

vector) en el recuadro a la derecha de la figura 411

Figura 411 Esquema de un experimento de reso-

nancia magneacutetica

El nuacutemero de rotaciones por segundo que realiza el vector es la fre-

cuencia de precesioacuten o que depende de Bo seguacuten la expresioacuten o =

4258Bo (o en MHz y Bo en T) Cuando la frecuencia de la sentildeal

externa aplicada coincide con o se produce la resonancia Asiacute para

lograr la resonancia de los protones del agua si Bo = 05 T se necesita

aplicar una sentildeal en la bobina de 213 MHz aproximadamente Esta

particularidad de interaccionar con los protones del agua se utiliza en

los equipos modernos de obtencioacuten de imaacutegenes por resonancia magneacute-

tica para diagnoacutestico meacutedico (capiacutetulo 6)

Deteccioacuten de metales El desarrollo de instrumentos capaces de detectar metales bajo tierra

mediante ondas de radio estaacute asociado a los primeros ensayos de em-

plear esas ondas en sistemas de orientacioacuten aeacuterea alrededor de 1920

Estos intentos proporcionaron versiones primitivas de los modernos

radiogonioacutemetros que se utilizan hoy diacutea en la navegacioacuten mariacutetima y

aeacuterea Se buscaba que los aviones fueran capaces de orientarse en diacuteas

muy nubosos o con niebla para esto se utilizaba como emisor de ondas

la torre transmisora de alguna estacioacuten local de radio de ubicacioacuten co-

nocida Como sistema receptor en el aeroplano capaz de determinar la

direccioacuten de la emisora se utilizaba una antena direccional en forma de

aro o anillo metaacutelico abierto con los extremos unidos por conductores

al equipo receptor de radio

La antena direccional funciona de la manera siguiente cuando el

plano de la circunferencia que forma la antena receptora se encuentra

paralelo a la liacutenea recta que va desde el avioacuten a la antena emisora la

recepcioacuten es maacutexima cuando este plano estaacute perpendicular a esa liacutenea

lo que equivale a rotar la antena frac14 de vuelta de su posicioacuten de maacutexima

recepcioacuten la recepcioacuten es praacutecticamente nula La mayoriacutea de los recep-

tores de amplitud modulada (AM) poseen en su interior antenas de este

tipo en forma de bobina con muchas vueltas de alambre (enrolladas

usualmente sobre un nuacutecleo de ferrita figura 412) por lo que la inten-

sidad de la recepcioacuten depende fuertemente de la orientacioacuten del recep-

tor respecto a la emisora Cuando el extremo de la bobina apunta direc-

tamente hacia la fuente emisora la sentildeal es miacutenima y puede llegar a

anularse totalmente

Figura 412 Dependencia de la recepcioacuten de la

sentildeal en funcioacuten del aacutengulo de la antena con la ra-

diacioacuten incidente

Este efecto de recepcioacuten nula cuando la espira estaacute orientada hacia la

direccioacuten de la fuente emisora es el principio baacutesico de operacioacuten de los

antiguos sistemas de orientacioacuten aeacuterea pues la posicioacuten de no recep-

cioacuten es muy precisa y se utilizaba para situar al avioacuten en la direccioacuten

determinada

La direccioacuten que se iba a seguir se determinaba girando la antena re-

ceptora hasta obtener sentildeal cero El piloto podiacutea entonces ir corrigiendo

a conveniencia la direccioacuten del vuelo hasta lograr la direccioacuten deseada

Sin embargo ya desde los primeros intentos de llevar a cabo esta

teacutecnica de orientacioacuten surgiacutean errores significativos cuando se sobrevo-

laban determinados territorios Diferentes pilotos en diversos aviones

guiaacutendose por la misma estacioacuten emisora encontraban siempre los

mismos errores en los mismos lugares Investigaciones posteriores re-

velaron que donde ocurriacutean las interferencias habiacutea yacimientos mine-

rales con alto contenido de metal o existiacutean grandes construcciones de

ese material como por ejemplo el techo de tejas metaacutelicas de una gran

faacutebrica

Finalmente se logroacute encontrar la siguiente explicacioacuten una antena

emisora emite radiacioacuten en todas direcciones Si la sentildeal posee suficien-

te intensidad seraacute capaz de inducir corrientes significativas en un buen

conductor como un techo metaacutelico o un gran tanque de agua o combus-

tible Esas corrientes inducidas son capaces de emitir a su vez una

sentildeal secundaria con la frecuencia de la fuente original tambieacuten en

todas direcciones aunque de mucha menor intensidad No obstante si

el receptor utilizado en un avioacuten es sensible las sentildeales secundarias se

detectaraacuten superpuestas a la sentildeal original cuando el avioacuten se encuentra

cerca de la fuente secundaria

Para obtener la sentildeal cero que serviacutea de referencia al piloto el plano

de la antena del avioacuten debiacutea estar perfectamente perpendicular a la di-

reccioacuten de la antena emisora Como la radiacioacuten de la antena emisora y

la reflejada por el emisor secundario no proveniacutean de la misma direc-

cioacuten no era posible lograr que la sentildeal en la antena receptora del avioacuten

se anulara totalmente y de ahiacute los errores de orientacioacuten detectados

(que pueden corregirse faacutecilmente una vez conocido su origen)

Se atribuye al teacutecnico de sistemas de navegacioacuten aeacuterea Gerhard Fis-

her la sugerencia de que la radiacioacuten secundaria emitida por el metal

podiacutea ser utilizada para la deteccioacuten de metales soterrados Esa praacutectica

ha tenido un gran desarrollo hasta nuestros diacuteas

100

Los detectores de metal contemporaacuteneos utilizan una sola antena

que trabaja alternadamente como emisor y receptor durante fracciones

de segundo en forma similar a como lo hace la antena de radar La

antena va ubicada en una especie de plato llano colocado en el extremo

de una barra o mango de sujecioacuten que contiene los circuitos electroacuteni-

cos y la bateriacutea que energiza el instrumento (figura 413)

Figura 413 Detector de metales Tomado de

httpschoolmechuwaeduau

En su estado baacutesico de funcionamiento el equipo no detecta sentildeal

alguna Cuando el plato se desplaza cerca del suelo o de una pared don-

de se halla enterrado alguacuten objeto metaacutelico como por ejemplo una

tuberiacutea aparece una sentildeal de rechazo causada por la radiacioacuten secun-

daria emitida por el metal Esa sentildeal origina una FEM inducida en la

antena que se puede amplificar por medios electroacutenicos para generar

sonido en un audiacutefono desviar una aguja indicadora o emitir una sentildeal

luminosa revelando asiacute la presencia del metal oculto

Un detector tiacutepico en el mercado pesa 375 libras opera a la fre-

cuencia de 12 kHz tiene sintoniacutea manual o automaacutetica a eleccioacuten es

capaz de indicar la profundidad a que se encuentra el metal y se energi-

za con 8 bateriacuteas tipo AA capaces de mantener trabajando el instru-

mento de 25 a 35 horas en reacutegimen de bajo consumo (utilizando audiacute-

fonos para ahorrar energiacutea) Los detectores maacutes sofisticados son capa-

ces de diferenciar entre diversos metales

101

Sistemas de deteccioacuten basados en principios similares se emplean en

el control de aduana de los aeropuertos para revelar la posible presencia

de armas ocultas las bobinas estaacuten insertadas en el marco de una puerta

que el viajero debe atravesar Tambieacuten existen detectores portaacutetiles del

tamantildeo aproximado de un teleacutefono celular en este caso un operador

desplaza el instrumento cerca de la persona examinada a pocos centiacute-

metros de los lugares del cuerpo de donde pudiera existir alguacuten arma

disimulada

En algunos paiacuteses son bastante comunes los buscadores de tesoros

aficionados que dedican su tiempo libre a hacer campismo en locacio-

nes donde hubo asentamientos humanos en otras eacutepocas o se efectua-

ron batallas importantes Los buscadores utilizan el detector de metal

para rastrear monedas antiguas armas hebillas adornos o cualquier

otro objeto metaacutelico algunos de estos objetos pueden alcanzar un gran

valor en la actualidad Otros se dedican a buscar anillos monedas o

prendas de valor perdidas en las arenas de las playas

Tambieacuten se construyen detectores especializados para buscar debajo

del agua Hay revistas dedicadas exclusivamente a estos temas que

aconsejan doacutende y coacutemo buscar reportan hallazgos de importancia y

ofrecen consejos teacutecnicos sobre los instrumentos a utilizar En los con-

flictos beacutelicos se utilizaron por mucho tiempo detectores de minas simi-

lares a los empleados por los buscadores de tesoros Actualmente no

son muy efectivos dada la proliferacioacuten de minas de plaacutestico y de ma-

dera desarrolladas precisamente con el fin de evitar su deteccioacuten me-

diante estos instrumentos

El radar de penetracioacuten terrestre Tambieacuten conocido como radar de sondeo terrestre o georradar el RPT

es un instrumento que trabaja en forma muy parecida a un radar con-

vencional Se considera que se aplicoacute por primera vez en Austria en

1929 para determinar el espesor de un glaciar Su antena transmisora

enviacutea pulsos cortos de alta frecuencia hacia la tierra Cuando la radia-

cioacuten encuentra un objeto o una frontera con diferente permitividad die-

leacutectrica aparecen variaciones en la sentildeal reflejada e informacioacuten de la

distancia a que se encuentra Hay muchos tipos y modelos especializa-

dos para diferentes aplicaciones 102

La profundidad de penetracioacuten de la sentildeal estaacute limitada por la con-

ductividad del terreno la frecuencia utilizada y la potencia radiada

Cuando la conductividad del suelo aumenta la penetracioacuten disminuye

porque la radiacioacuten se disipa maacutes faacutecilmente en forma de calor Las

altas frecuencias proporcionan mejor resolucioacuten pero penetran menos

que las bajas frecuencias En los suelos arenosos o en materiales com-

pactos y secos como el granito la piedra caliza y el hormigoacuten usual-

mente se logra una buena penetracioacuten (hasta 15 metros) En los suelos

huacutemedos o arcillosos u otros con alta conductividad eleacutectrica la pene-

tracioacuten es algunas veces de solo unos pocos centiacutemetros En el hielo la

radiacioacuten penetra cientos de metros

El radar de penetracioacuten terrestre se puede utilizar en gran cantidad

de medios diferentes que incluyen rocas suelos hielo agua pavimen-

tos y estructuras Puede detectar objetos enterrados cambios en el ma-

terial del suelo y subsuelo hendiduras y cavidades En las ciencias de la

tierra se usa para estudiar los lechos de roca el agua subterraacutenea y el

hielo Las aplicaciones de ingenieriacutea incluyen ensayos no destructivos

de estructuras y pavimentos la localizacioacuten de tuberiacuteas soterradas y el

estudio de las caracteriacutesticas del terreno En la arqueologiacutea se usa para

hacer levantamientos y mapas de yacimientos y sitios arqueoloacutegicos en

lo militar para la deteccioacuten de minas explosivos sin detonar y tuacuteneles

Una determinacioacuten tiacutepica con un equipo de RPT proporciona un per-

fil o seccioacuten laminar bajo la superficie Un conjunto de perfiles sirve

para construir una imagen tridimensional tomograacutefica Los datos se

pueden representar como bloques tridimensionales o en forma de cor-

tes horizontales o verticales Los cortes horizontales son mapas planos a

una profundidad determinada y por ello suelen ser los favoritos de los

arqueoacutelogos

103

CAPIacuteTULO 5

RADIACIOacuteN DE MAacuteS ALTA FRECUENCIA

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia Fotones

Las propiedades de la radiacioacuten electromagneacutetica difieren notablemente

de las propiedades de la sustancia Por ejemplo la radiacioacuten no posee

masa en reposo (no es posible pesarla en una balanza aunque en deter-

minadas condiciones siacute resulta posible asociarle una cierta masa efecti-

va) No obstante en la medida que la longitud de onda disminuye y la

frecuencia aumenta la radiacioacuten comienza a manifestar propiedades

no del todo acordes con una onda A frecuencias suficientemente altas

la energiacutea que la radiacioacuten es capaz de entregar no se transfiere de for-

ma continua sino en cantidades especiacuteficas o cuantos de valor ε = h

como si en vez de una onda estuvieacuteramos en presencia de un lsquochorrorsquo o

flujo de partiacuteculas (figura 51) En la expresioacuten anterior h es una cons-

tante de valor conocido la constante de Planck

Figura 51 Efecto fotoeleacutectrico

104

Se acostumbra designar esta caracteriacutestica muy particular de la ra-

diacioacuten electromagneacutetica como dualidad partiacutecula-onda indicando asiacute

que la radiacioacuten tiene un comportamiento que mezcla particularidades

de una onda y de un flujo de partiacuteculas Esta dualidad es praacutecticamente

indetectable en las ondas de radio pero en la regioacuten del espectro visible

y por encima de este se manifiesta en toda su plenitud

Las partiacuteculas luminosas fueron nombradas fotones por Albert

Einstein quien logroacute dar explicacioacuten al hasta entonces inexplicable

efecto fotoeleacutectrico que consiste en la expulsioacuten de electrones de un

metal cuando sobre eacutel incide luz de determinada frecuencia Einstein

consideroacute que cuando un electroacuten interacciona con un fotoacuten absorbe

toda su energiacutea h Si esa energiacutea es suficiente para vencer las fuerzas

de atraccioacuten de los nuacutecleos atoacutemicos el electroacuten es expulsado del me-

tal

La dualidad de la luz se manifiesta incluso en la expresioacuten matemaacute-

tica de su energiacutea ε = h pues ε se refiere a una partiacutecula especiacutefica y

es la frecuencia que se obtiene suponiendo que la radiacioacuten es una

onda no una partiacutecula Sin embargo a pesar de esta contradiccioacuten on-

da-partiacutecula el concepto dual funciona perfectamente y permitioacute prede-

cir (incluso cuantitativamente) lo que sucederiacutea en diversas situaciones

desconocidas La teoriacutea de Einstein logroacute explicar muchas caracteriacutesti-

cas del efecto fotoeleacutectrico que no podiacutean explicarse considerando la

luz como una onda electromagneacutetica Por ejemplo la energiacutea maacutexima

de los electrones expulsados es independiente de la intensidad de la luz

efecto imposible de explicar a partir del modelo ondulatorio El caraacutecter

dual de la radiacioacuten se verificoacute completamente en otros experimentos

posteriores y es hoy aceptado universalmente

El teacutermino efecto fotoeleacutectrico tambieacuten puede referirse a otros tres

procesos la fotoionizacioacuten la fotoconduccioacuten y el efecto fotovoltaico

La fotoionizacioacuten es la ionizacioacuten de un gas por la luz u otra radiacioacuten

electromagneacutetica Si los fotones tienen suficiente energiacutea logran sepa-

rar uno o maacutes electrones externos de los aacutetomos de gas

En la fotoconduccioacuten los electrones de sustancias soacutelidas cristalinas

no conductoras absorben la energiacutea de los fotones y adquieren asiacute sufi-

ciente energiacutea para poder conducir la electricidad En el efecto fotovol-

taico de los semiconductores los fotones crean pares electroacuten-hueco

105

Un lsquohuecorsquo es la falta de un electroacuten en un enlace quiacutemico y se

comporta como una partiacutecula en determinadas condiciones Las celdas

solares o celdas fotoeleacutectricas hechas de silicio arseniuro de galio u

otro material similar convierten directamente la radiacioacuten en electrici-

dad mediante el efecto fotovoltaico

Radiacioacuten ionizante y no ionizante

Las radiaciones electromagneacuteticas se pueden clasificar en dos grandes

grupos en dependencia de si pueden arrancar electrones de la envoltura

atoacutemica o no radiaciones ionizantes y no ionizantes

Las ionizantes son aquellas que corresponden a frecuencias muy al-

tas (ultravioleta (UV) lejano rayos X y rayos ) donde la energiacutea es

suficiente para romper los enlaces quiacutemicos e ionizar los aacutetomos A las

frecuencias maacutes bajas (luz visible microondas y radio) la energiacutea del

fotoacuten no es suficiente para romper enlaces quiacutemicos la radiacioacuten es no

ionizante En la tabla 51 aparecen algunas caracteriacutesticas de la interac-

cioacuten de la radiacioacuten con la sustancia incluyendo las ondas de radio ya

analizadas en el capiacutetulo 4

TABLA 51

Interaccioacuten de la radiacioacuten con la sustancia

Tipo

de radiacioacuten Caracteriacutesticas

Ionizante Ioniza o rompe las moleacuteculas (UV lejano

rayos X y )

No ionizante

(oacuteptica)

Excita los electrones e induce reacciones quiacute-

micas (UV cercano visible e IR)

No ionizante

(radio tipo A)

Induce corrientes e interacciona con los dipo-

los produciendo el calentamiento de los tejidos

(microondas y radio AF)

No ionizante

(radio tipo B)

Praacutecticamente no produce calentamiento

(campos de frecuencia industrial y radio por

debajo de 1 MHz)

106

Radiacioacuten y organismo vivo

Tanto la radiacioacuten ionizante como la no ionizante pueden causar efectos

notables en los tejidos Las radiaciones UV visible e IR dan lugar a la

excitacioacuten electroacutenica de las moleacuteculas aunque no a su ionizacioacuten Sin

embargo esa excitacioacuten puede favorecer alguacuten tipo de reaccioacuten foto-

quiacutemica Ejemplos tiacutepicos son la fotosiacutentesis en las plantas y la produc-

cioacuten de vitamina D en la piel bajo la accioacuten de la luz solar

Las emisiones de radio y microondas por encima de 1 MHz pueden

inducir calor directamente en los tejidos mediante diferentes efectos

Por debajo de 1 MHz la radiacioacuten es muy poco eficiente para producir

calor la correspondiente longitud de onda es mayor que la longitud

del cuerpo humano y la radiacioacuten lo atraviesa sin mayores efectos co-

nocidos En esta uacuteltima regioacuten se incluyen las ondas de radio de baja

frecuencia y las de frecuencia industrial asociadas a las liacuteneas de

transmisioacuten de la energiacutea eleacutectrica (50 o 60 Hz seguacuten el paiacutes conside-

rado)

La capacidad de penetracioacuten en los organismos vivos tampoco es la

misma para los diferentes tipos de radiacioacuten electromagneacutetica Las on-

das de radio y los rayos X son capaces de atravesar faacutecilmente las sus-

tancias bioloacutegicas mientras que la radiacioacuten visible y ultravioleta se

absorbe completamente en su superficie En las tablas 52 y 53 se re-

sume la clasificacioacuten de las radiaciones ionizantes y no ionizantes

atendiendo a su frecuencia asiacute como algunas de sus aplicaciones en las

regiones de radio y microondas

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Radiaciones infrarroja y visible

Cuando la longitud de onda de la radiacioacuten es del orden de varios cien-

tos de nanoacutemetros nos encontramos en la regioacuten del espectro corres-

pondiente al infrarrojo (IR) visible y ultravioleta (UV) La longitud de

onda de la radiacioacuten IR es menor que la de las ondas de radio y mayor

que la de la luz visible la longitud de onda variacutea entre 0001 y 1 mi-

liacutemetro aproximadamente Su efecto principal al incidir sobre cualquier

objeto es generar calor y elevar la temperatura de su superficie La ra-

diacioacuten infrarroja es la principal responsable de la sensacioacuten de calor

que se siente al acercar la mano a un objeto caliente aunque este no se

encuentre en estado incandescente ni emita luz

Todos los cuerpos incluyendo el cuerpo humano emiten radiacioacuten

infrarroja en mayor o menor grado razoacuten por la cual esa radiacioacuten se

puede utilizar para obtener imaacutegenes de objetos lejanos ocultos por la

bruma atmosfeacuterica que dispersa la luz visible pero no la radiacioacuten

infrarroja

La fotografiacutea infrarroja desarrollada hacia 1880 se ha convertido en

la actualidad en una importante herramienta de diagnoacutestico en la agri-

cultura la industria y la medicina En este uacuteltimo caso el empleo de

teacutecnicas infrarrojas permite observar situaciones patoloacutegicas que no

pueden verse a simple vista o en una radiografiacutea

En medicina se llama termografiacutea a la medida del calor corporal

emitido por la piel Mediante placas fotograacuteficas o receptores de ima-

gen sensibles a los rayos infrarrojos se pueden obtener termogramas de

la totalidad o parte del cuerpo Las variaciones de la temperatura en la

epidermis dependen entre otros factores del nuacutemero de vasos sanguiacute-

neos y de su cercaniacutea a la superficie corporal Imaacutegenes anormales

permiten diagnosticar una enfermedad Por ejemplo un punto caliente

en un lugar no acostumbrado puede indicar el desarrollo de un caacutencer

mientras que un punto friacuteo puede indicar un bloqueo del torrente san-

guiacuteneo como el producido por una trombosis

Dispositivos infrarrojos como los empleados en los conflictos beacuteli-

cos permiten ver objetos en la oscuridad e incluso a traveacutes de otros

objetos La teledeteccioacuten mediante fotografiacutea infrarroja aeacuterea y orbital

se ha empleado para observar las condiciones de las cosechas y el dantildeo

producido por insectos y enfermedades en grandes zonas agriacutecolas asiacute 110

como para localizar depoacutesitos minerales En los uacuteltimos antildeos la detec-

cioacuten IR se ha aplicado intensamente en la astronomiacutea

La naturaleza nos ha dotado de un instrumento que permite detectar

la radiacioacuten electromagneacutetica en el intervalo aproximado de 380 a 760

nanoacutemetros ese instrumento es el ojo El ojo humano es un oacutergano

complejo que posee un lente capaz de adaptarse a la distancia del objeto

que se enfoca para obtener una imagen niacutetida (el cristalino) Los conos

y los bastoncillos ceacutelulas especializadas en el fondo del ojo son capa-

ces de separar diferentes longitudes de onda proporcionaacutendonos dife-

rentes sensaciones de color Asiacute la radiacioacuten de longitud de onda cer-

cana a los 380 nm produce la sensacioacuten de violeta mientras que la de

760 nm produce la sensacioacuten de rojo Las longitudes de onda interme-

dias proporcionan todos los restantes colores de forma continua pasan-

do del rojo a los tonos naranjas amarillos verdes azules y violetas a

medida que la longitud de onda disminuye (figura 52)

Figura 52 Espectro visible

Estiacutemulos fiacutesicos diferentes pueden producir una misma sensacioacuten

de color en el ojo Asiacute una mezcla de luces roja y verde de intensidades

apropiadas parece exactamente igual a una luz amarilla espectral aun-

que la mezcla no contiene radiacioacuten de longitud de onda correspondien-

te al amarillo Se puede lograr cualquier sensacioacuten de color mezclando

diversas intensidades de luz roja azul y verde Por eso estos colores se

denominan ldquoaditivos primariosrdquo Si se mezclan los colores primarios

con intensidades aproximadamente iguales se produce la sensacioacuten de

luz blanca

Ademaacutes existen parejas de colores espectrales puros que al mezclar-

los en la proporcioacuten adecuada tambieacuten producen luz blanca se deno-

minan ldquocolores complementariosrdquo Entre esos pares figuran determina-

dos amarillos y azules o rojos y verdes azulados Esta propiedad se usa

para obtener los colores adecuados en las pantallas luminosas de televi-

sores y monitores de computadoras

Muchas fuentes de luz artificiales o naturales como el Sol emiten

luz blanca que es en realidad una mezcla de muchas longitudes de onda

Cuando esta luz pasa por un prisma se separa en sus componentes es-

pectrales (cada longitud de onda se desviacutea o refracta un aacutengulo dife-

rente) y se obtiene un haz coloreado La luz roja es la que menos se

refracta y la violeta la maacutes refractada El fenoacutemeno es faacutecilmente de-

tectable en los bordes biselados de un espejo o de cualquier otro objeto

transparente La dispersioacuten de la luz tambieacuten tiene lugar en la atmoacutesfera

tras la lluvia cuando quedan pequentildeas gotas de agua pulverizada como

remanentes Esas pequentildeas gotas actuacutean como prismas dando lugar al

arco iris

No es posible en tan breve espacio hacer una descripcioacuten detallada

de todos los posibles fenoacutemenos y aplicaciones en los que interviene la

luz visible ni siquiera mencionar los maacutes importantes Cualquier carre-

ra de ciencias e ingenieriacutea usualmente dedica todo un semestre o buena

parte de eacutel al estudio de la oacuteptica y las propiedades y aplicaciones de la

luz visible (refraccioacuten interferencia difraccioacuten absorcioacuten cuantifica-

cioacuten presioacuten de la luzhellip) Es por eso que solo hemos seleccionado dos

ejemplos que ilustran la gran importancia de la radiacioacuten visible en el

mundo que nos rodea

Fotosiacutentesis

Como primer ejemplo consideremos la fotosiacutentesis Este es el proceso

mediante el cual los organismos con clorofila como las plantas verdes

las algas y algunas bacterias reciben energiacutea de la luz y la utilizan para

elaborar diferentes productos quiacutemicos Conjuntamente se consume

CO2 y se produce oxiacutegeno

Con la excepcioacuten de la pequentildea contribucioacuten de las fuentes eoacutelicas

geoteacutermicas hidroeleacutectricas fotovoltaicas y las plantas de energiacutea nu-

clear praacutecticamente toda la energiacutea restante que consume la biosfera

terrestre procede de la fotosiacutentesis Las plantas absorben la energiacutea

solar directamente en forma de radiacioacuten para desarrollarse los herbiacute-

voros absorben esa energiacutea indirectamente al nutrirse de las plantas y

los carniacutevoros tambieacuten la recolectan cuando se alimentan de los herbiacute-

voros Ademaacutes los combustibles foacutesiles como el petroacuteleo y la hulla

almacenan la energiacutea solar capturada hace millones de antildeos mediante la

fotosiacutentesis

Una ecuacioacuten generalizada y no ajustada de la fotosiacutentesis en pre-

sencia de luz seriacutea

CO2 + 2H2A + luz + clorofila = (CH2) + H20 + H2A

donde el teacutermino H2A de la foacutermula representa un compuesto oxida-

ble del cual se pueden extraer electrones CO2 es el dioacutexido de carbono

y CH2 una generalizacioacuten de los hidratos de carbono que incorpora el

organismo vivo La clorofila actuacutea como catalizador y no se transfor-

ma En la gran mayoriacutea de las algas y las plantas verdes H2A es agua

(H2O) pero en algunas bacterias fotosinteacuteticas H2A es anhiacutedrido sulfuacute-

rico (H2S)

La fotosiacutentesis con agua es la maacutes importante y conocida tiene lugar

en dos etapas la primera consiste en una serie de reacciones que de-

penden de la luz y son independientes de la temperatura la segunda

etapa consiste en otra serie de reacciones que dependen de la tempera-

tura y son independientes de la luz La ecuacioacuten completa y ajustada de

la fotosiacutentesis para la glucosa en la que el agua actuacutea como donante de

electrones y en presencia de luz es

6CO2 + 12H20 = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Laacuteser El laacuteser es un ejemplo de instrumento oacuteptico que ha tenido un sinfiacuten de

aplicaciones en ramas muy diversas de la ciencia y la tecnologiacutea mo-

derna Del ingleacutes Light Amplification by Stimulated Emission of Radia-

tion fue inventado alrededor de 1960 pero no estaacute del todo clara su

paternidad

Una fuente de luz ordinaria se caracteriza porque la radiacioacuten emiti-

da desde cada punto de la fuente oscila en forma independiente de la

emitida por los restantes puntos la radiacioacuten no es coherente Los laacutese-

res son laacutemparas que emiten luz en forma coherente logrando que las

radiaciones emitidas por todos los puntos de la fuente oscilen al uniacute-

sono en fase o de forma acompasada una representacioacuten de lo que esto

significa aparece en la figura 53 La coherencia hace que la luz laacuteser

pueda ser extremadamente intensa muy direccional y con una gran

pureza de color

Existen laacuteseres que trabajan en frecuencias que van desde el infra-

rrojo hasta los rayos X Seguacuten la sustancia que emplean para generar la

luz suelen denominarse de estado soacutelido de gas a semiconductores y

liacutequidos 113

En un laacuteser los aacutetomos de determinadas sustancias lsquoalmacenanrsquo la

luz durante fracciones de segundo y la emiten posteriormente en forma

coherente Primero los electrones de los aacutetomos en la sustancia activa

son llevados a un estado excitado por una fuente de radiacioacuten externa

despueacutes esos aacutetomos son estimulados para que emitan la energiacutea alma-

cenada en forma de fotones mediante un proceso conocido como emi-

sioacuten estimulada

Figura 53 Esquema de un laacuteser de rubiacute y formacioacuten del haz de luz coherente

Los fotones emitidos tienen una frecuencia que depende de los aacuteto-

mos de la sustancia en cuestioacuten y se desplazan en forma coherente con

los fotones de la radiacioacuten que los estimula estos fotones chocan a su

vez con otros aacutetomos excitados y liberan nuevos fotones De esta forma

la luz se va amplificando a medida que los fotones se desplazan en uno

u otro sentido entre dos espejos paralelos desencadenando nuevas emi-

siones estimuladas Al mismo tiempo parte de la luz se ldquofiltrardquo por uno

de los espejos que es solo parcialmente reflectante y puede entonces

ser utilizada con fines praacutecticos

La excitacioacuten se realiza mediante la luz de tubos de destello de xe-

noacuten laacutemparas de arco o laacutemparas de vapor metaacutelico Normalmente el

laacuteser funciona por pulsos generando destellos de luz intensa de muy

corta duracioacuten

La figura 53 muestra el esquema de uno de los primeros laacuteseres el

de rubiacute Aunque el rubiacute es una piedra preciosa de origen mineral es

posible obtener rubiacutees sinteacuteticos a partir de una mezcla de oacutexidos de

aluminio y cromo a altas temperaturas La siacutentesis permite optimizar la

forma y contenido de impurezas del producto final con vistas a su apli-

cacioacuten Los iones de Cr3+ son capaces de excitarse con una fuente de

xenoacuten y emitir luz roja de gran intensidad Los extremos de la varilla se 114

tallan de forma que las superficies de los extremos sean paralelas y

tengan una longitud adecuada y se recubren con una capa reflectante

no metaacutelica para formar los espejos

El principal peligro al trabajar con laacuteseres es el dantildeo ocular ya que

el ojo concentra la luz laacuteser igual que cualquier otro tipo de luz Por

eso el haz del laacuteser no debe nunca incidir sobre los ojos ni siquiera por

reflexioacuten

Los usos actuales del laacuteser son praacutecticamente ilimitados En la in-

dustria se emplean como fuente de calor muy localizada Es posible

enfocar sobre un punto pequentildeo un haz de laacuteser potente con lo que se

logra una enorme densidad de energiacutea capaz de calentar fundir o vapo-

rizar materiales de forma precisa Se usan para taladrar diamantes mo-

delar maacutequinas herramientas recortar componentes microelectroacutenicos

grabar datos en discos compactos CD y DVD cortar patrones de mo-

das y sintetizar nuevos materiales

El potente y breve pulso producido por un laacuteser tambieacuten hace posi-

bles fotografiacuteas de alta velocidad con un tiempo de exposicioacuten de algu-

nas billoneacutesimas de segundo Tambieacuten se utilizan laacuteseres para medir

distancias con gran precisioacuten y alinear las estructuras en la construccioacuten

de carreteras y edificios

En la investigacioacuten cientiacutefica se emplean para detectar los movi-

mientos de la corteza terrestre y para efectuar medidas geodeacutesicas son

los detectores maacutes eficaces de ciertos tipos de contaminacioacuten atmosfeacute-

rica y se han empleado igualmente para determinar la distancia varia-

ble entre la Tierra y la Luna

Como la luz del laacuteser es muy direccional y monocromaacutetica resulta

faacutecil detectar cantidades muy pequentildeas de luz dispersa o modificacio-

nes en su frecuencia al interaccionar con las sustancias midiendo estos

cambios los cientiacuteficos han conseguido estudiar las estructuras internas

de las moleacuteculas

Los laacuteseres han hecho que se pueda determinar la velocidad de la luz

con una precisioacuten sin precedentes tambieacuten permiten inducir reacciones

quiacutemicas de forma selectiva y detectar la existencia de trazas de impu-

rezas en una muestra La luz de un laacuteser puede viajar largas distancias

por el espacio exterior con una pequentildea reduccioacuten de la intensidad de la

sentildeal A causa de su alta frecuencia la luz laacuteser puede transportar por

ejemplo 1000 veces maacutes canales de televisioacuten de lo que transportan las

microondas por lo que el laacuteser resulta ideal para las comunicaciones

espaciales

Se han desarrollado fibras oacutepticas de baja peacuterdida que transmiten luz

laacuteser para la comunicacioacuten terrestre en sistemas telefoacutenicos y redes de

computadoras Se han empleado teacutecnicas laacuteser para registrar informa-

cioacuten con una densidad muy alta por ejemplo la luz laacuteser simplifica el

registro de un holograma sistema que permite grabar y reconstruir

imaacutegenes tridimensionales Los sistemas de guiado por laacuteser para misi-

les aviones y sateacutelites son muy comunes en la tecnologiacutea militar

Finalmente el laacuteser tambieacuten se usa intensamente en la medicina

Utilizando haces intensos y estrechos es posible cortar y cauterizar cier-

tos tejidos en una fraccioacuten de segundo sin dantildear al tejido sano circun-

dante Se ha empleado el laacuteser para ldquosoldarrdquo la retina perforar el craacute-

neo reparar lesiones y cauterizar vasos sanguiacuteneos

Radiacioacuten ultravioleta Es la radiacioacuten electromagneacutetica cuyas longitudes de onda se en-

cuentran entre el liacutemite de la luz violeta (380 nm) y el extremo de la

regioacuten de los rayos X (15 nm) La radiacioacuten UV se puede producir arti-

ficialmente mediante laacutemparas de arco la de origen natural proviene

principalmente del Sol Puede ser dantildeina para los seres vivos sobre

todo cuando su longitud de onda es pequentildea La de inferior a 300 nm

se emplea para esterilizar porque mata las bacterias y los virus Esa

misma radiacioacuten puede producir quemaduras en los seres humanos si

es intensa Una exposicioacuten prolongada durante antildeos a esta radiacioacuten

aunque sea de baja intensidad puede provocar fotodegradacioacuten (la piel

se reseca y arruga) o caacutencer en la piel

La atmoacutesfera terrestre protege a los organismos vivos de la radiacioacuten

UV del Sol Si toda la radiacioacuten UV proveniente del Sol llegara a la

superficie terrestre muy probablemente acabariacutea con la mayor parte de

la vida en el planeta Afortunadamente la capa de ozono que se en-

cuentra en una regioacuten de aproximadamente entre 20 y 30 km de altura a

una concentracioacuten de 2 a 8 partes por milloacuten absorbe casi toda la radia-

cioacuten UV de pequentildea y gran parte de la correspondiente a las longitu-

des de onda mayores

El ozono (O3) es un gas compuesto por tres aacutetomos de oxiacutegeno y se

forma por la accioacuten de la luz solar UV de alta energiacutea (200-240 nm)

sobre el oxiacutegeno molecular (O2) en un proceso que se puede represen-

tar como 3O2 + radiacioacuten solar = 2O3 Por otra parte la radiacioacuten UV

menos energeacutetica de mayor (hasta los 280 nm) es capaz de disgregar

las moleacuteculas de ozono convirtieacutendolo en el oxiacutegeno original Esta

radiacioacuten tambieacuten perjudicial a las personas es asimismo absorbida

durante este proceso Se crea asiacute un equilibrio beneficioso para las

personas donde se crea y destruye ozono continuamente a la vez que se

absorbe la radiacioacuten UV perjudicial antes que llegue a tierra La radia-

cioacuten UV no siempre tiene efectos dantildeinos tambieacuten puede ser beneacutefica

pues gran parte de la vitamina D que las personas y los animales necesi-

tan para mantenerse sanos se produce cuando la piel es irradiada por la

componente solar de esa radiacioacuten

No se debe extrapolar o confundir el efecto beneacutefico del ozono en la

estratosfera al efecto del ozono ambiental en las capas bajas de la at-

moacutesfera donde resulta ser un contaminante peligroso y muy activo Se

forma esencialmente por la accioacuten de la luz solar sobre el oxiacutegeno del

aire mezclado con hidrocarburos y oacutexidos de nitroacutegeno proveniente de

la quema de combustibles En cantidades muy pequentildeas puede irritar

las viacuteas respiratorias causando tos ardentiacutea resuello falta de aire y

agravar el asma y otras dolencias pulmonares La exposicioacuten a concen-

traciones tan pequentildeas como 100 ppb (partes por billoacuten) es capaz de

dantildear los tejidos del sistema respiratorio y tambieacuten los tejidos vegeta-

les

Rayos X Los rayos X son radiaciones electromagneacuteticas de frecuencia superior al

ultravioleta fueron descubiertos por Wilhelm Conrad Roentgen a fina-

les del siglo XIX

En noviembre de 1895 en su laboratorio de la universidad de Wuumlrz-

burg Alemania Roentgen estudiaba los efectos de pasar una corriente

eleacutectrica por un gas a baja presioacuten contenido en un bulbo de vidrio Le

llamoacute la atencioacuten que durante el experimento se volvieran luminosas

algunas sales fluorescentes que se hallaban cubiertas en su mesa de

trabajo Intrigado y despueacutes de realizar varios ensayos llegoacute a la con-

clusioacuten de que habiacutea encontrado un nuevo tipo de radiacioacuten invisible

capaz de atravesar los cuerpos La llamoacute rayos X pues es comuacuten usar la

X como incoacutegnita en las matemaacuteticas Al colocar la mano de su esposa

junto a una placa fotograacutefica y exponerla a la radiacioacuten desconocida

obtuvo la primera radiografiacutea de la historia

La longitud de onda de esta radiacioacuten comprende el intervalo de

10 nm hasta 0001 nm mientras menor es la longitud de onda mayor es

la frecuencia ν y mayores son su energiacutea y poder de penetracioacuten (recor-

dar v = y ε = h)

Los rayos de mayor cercanos al ultravioleta se conocen como rayos

X blandos Los de menor proacuteximos a la zona de rayos gamma o que

incluso se solapan con esta se denominan rayos X duros Los rayos X

formados por una mezcla de muchas diferentes se conocen como rayos X

blancos para diferenciarlos de los rayos X monocromaacuteticos que tienen

una sola (o un intervalo muy pequentildeo alrededor de ella) Muchos obje-

tos son maacutes o menos transparentes a los rayos X Su absorcioacuten por una

sustancia determinada depende de su densidad y de su masa atoacutemica que

es la masa de un aacutetomo de la sustancia en cuestioacuten Mientras menor sea la

masa atoacutemica de un determinado material maacutes transparente seraacute a los ra-

yos X

Los rayos X afectan a una emulsioacuten fotograacutefica del mismo modo

que lo hace la luz visible Cuando se irradia el cuerpo humano los hue-

sos compuestos de elementos con mayor masa atoacutemica que los tejidos

circundantes absorben los rayos X en mayor proporcioacuten que los teji-

dos por lo que producen sombras maacutes oscuras en una fotografiacutea La

placa usada en medicina es un negativo fotograacutefico por eso los huesos

se ven blancos y los tejidos oscuros

Los rayos X se emplean como rutina en la investigacioacuten cientiacutefica en

disciplinas como la fiacutesica quiacutemica mineralogiacutea metalurgia y biologiacutea En

1912 el alemaacuten Max von Laue encontroacute que al hacer incidir un haz de

radiacioacuten de rayos X no monocromaacutetico sobre un cristal de sal comuacuten

(NaCl) apareciacutea un patroacuten de difraccioacuten caracteriacutestico que podiacutea ser reco-

gido en una placa fotograacutefica (figura 54)

Figura 54 Difraccioacuten de los rayos X en un cristal de

NaCl y estructura cristalina microscoacutepica del NaCl

Este experimento permitioacute verificar dos cosas muy importantes desco-

nocidas hasta el momento

1 La naturaleza ondulatoria de los rayos X que habiacutean sido descubiertos por Roumlentgen en 1895 sin que se lograra de-terminar de queacute estaban compuestos

2 La estructura perioacutedica de los cristales lo que hoy diacutea se

conoce como estructura cristalina de las sustancias soacutelidas La teacutecnica maacutes comuacuten aunque no la uacutenica es utilizar el fenoacutemeno de

difraccioacuten para analizar la estructura interna de las sustancias A partir del

anaacutelisis del haz difractado se pueden determinar las posiciones de los aacuteto-

mos o las moleacuteculas en la red cristalina microscoacutepica de la sustancia en

cuestioacuten (determinacioacuten de estructuras) Los rayos X tambieacuten se emplean

intensivamente en la industria como herramienta de investigacioacuten y para

realizar numerosos procesos de prueba y ensayos no destructivos como es

el examinar las posibles imperfecciones mecaacutenicas de una pieza metaacutelica

sin dantildearla

Rayos X en la medicina El uso de esta radiacioacuten en la medicina contemporaacutenea es insustituible

Las radiografiacuteas o fotografiacuteas de rayos X y la fluoroscopiacutea se usan coti-

dianamente como herramientas de diagnoacutestico Una teacutecnica algo maacutes

reciente es la tomografiacutea axial computarizada (TAC) que proporciona

una visioacuten clara de cualquier parte de la anatomiacutea incluyendo los teji-

dos blandos A costa de una exposicioacuten mayor a la radiacioacuten la tomo-

grafiacutea permite ver una seccioacuten o corte completo del cuerpo del paciente

con una claridad aproximadamente 100 veces mayor que la de una pla-

ca tradicional

Un tomoacutegrafo es un instrumento mucho maacutes complejo y costoso que

un equipo convencional de rayos X Los primeros TAC comerciales

aparecieron alrededor de 1970 y solo serviacutean para estudiar el craacuteneo

hoy diacutea se usan para estudiar todo el cuerpo En lugar de obtener una

sola imagen el tomoacutegrafo registra un conjunto de ellas Para eso se

colocan la fuente de rayos X y el detector en un anillo y ambos rotan

alrededor del sujeto que descansa en una camilla en el centro del ani-

llo Deslizando la camilla a diferentes posiciones a traveacutes del anillo es

posible construir imaacutegenes digitales tridimensionales empleando un

software adecuado Los tomoacutegrafos de uacuteltima generacioacuten poseen entre

4 y 128 anillos y permiten obtener en una pantalla imaacutegenes tridimen-

sionales en tiempo real

Por otra parte la antigua teacutecnica fotograacutefica para obtener negativos

ha ido dando paso a teacutecnicas maacutes recientes basadas en la obtencioacuten de

imaacutegenes mediante circuitos microelectroacutenicos Ejemplos son la radio-

grafiacutea computarizada y la radiografiacutea digital

Radiografiacutea computarizada (RC)

Fue introducida comercialmente en 1980 Es muy similar a la radiogra-

fiacutea convencional pero en vez de placa fotograacutefica utiliza una placa

Soporte de Imagen reutilizable (placa SI) La placa reutilizable contiene

compuestos fosforados que se excitan al ser iluminados por los rayos X

formando una imagen latente que puede durar varias horas La imagen

se lsquorevelarsquo aplicando un escaacutener laacuteser a la placa entonces los aacutetomos

excitados regresan a su estado baacutesico y emiten luz que es detectada por

un sensor y se convierte finalmente en electricidad La sentildeal eleacutectrica se

digitaliza (se convierte en una sucesioacuten codificada de ceros y unos) y se

enviacutea a un procesador de sentildeales en una computadora donde se alma-

cena en un disco duro o se proyecta en una pantalla

Si se manipulan con cuidado las placas SI se pueden reutilizar miles

de veces (al menos en teoriacutea) En las condiciones reales es comuacuten que

se dantildeen tras ser usadas varios cientos de veces No obstante presentan

algunas ventajas sobre la radiografiacutea convencional se elimina el gasto

de peliacutecula fotograacutefica y de reactivos quiacutemicos se necesita menos ra-

diacioacuten para producir imaacutegenes de buen contraste y como no requieren

de productos quiacutemicos para el revelado son maacutes ecoloacutegicas La princi-

pal desventaja es su alto costo aunque el ahorro en reactivos quiacutemicos

placas fotograacuteficas y personal especializado puede a veces compensar-

lo Actualmente hay muchos tipos y modelos de equipos para diferentes

aplicaciones

Radiografiacutea digital (RD) Difiere de la computarizada RC en que proporciona imaacutegenes de forma

casi instantaacutenea sin necesidad del procesamiento adicional con el laacuteser

Ademaacutes permite obtener imaacutegenes en movimiento en tiempo real

(fluoroscopia) y la ldquoplacardquo no se deteriora con el uso Su espesor es

solo de unos pocos miliacutemetros

Existen dos tipos de detectores digitales directo e indirecto En el

indirecto los rayos X inciden sobre un material fluorescente que genera

luz visible al ser excitado La luz incide sobre un sensor similar al que

usan las caacutemaras fotograacuteficas digitales convirtieacutendose en impulsos

eleacutectricos que van al ordenador La calidad de la imagen es similar a las

anteriores pero en este tipo de deteccioacuten una parte de la energiacutea inci-

dente se dispersa durante el proceso interno de reconversioacuten oacuteptica lo

que tiende a degradar la nitidez de la imagen

En un detector digital directo de uacuteltima generacioacuten fotoconductores

de selenio amorfo liberan electrones de carga negativa y lsquohuecosrsquo posi-

tivos al ser impactados por los rayos X Se crean asiacute impulsos eleacutectricos

que excitan directamente un arreglo de capacitores de tecnologiacutea TFT

(Thin Film Transistor) lograacutendose imaacutegenes con mayor nitidez que en

el meacutetodo indirecto (Figs55 y 56)

Figura 55 Esquema del corte transversal de una ldquoplacardquo de

radiografiacutea digital moderna El espesor es de unos pocos

miliacutemetros Tomado de Orbe Antildeo X No 46 Abril 18

2009

Figura 56 Radiografiacutea digital A Imagen obtenida en la pan-

talla de un monitor B Placas digitales de rayos X para ra-

diografiacutea dental

121

Un artiacuteculo de 2007 del Departamento de Radiologiacutea Cliacutenica del

Hospital Universitario de Munich (Markus Koumlrner y otros MDRadio-

Graphics 27 2007 p675-686) concluye que el futuro de la radiologiacutea

seraacute sin dudas digital iquestLa causa Las imaacutegenes se pueden ampliar

almacenar en diferentes soportes digitales filtrar y mejorar su contraste

Ademaacutes se pueden distribuir en una red local de computadoras e inclu-

so integrarse a redes nacionales digitalizadas junto a la historia cliacutenica

del paciente lo que puede ser vital en casos de urgencia

Rayos gamma

La radiacioacuten gamma (rayos ) es radiacioacuten electromagneacutetica de similar

naturaleza que los rayos X pero con una energiacutea considerablemente

mayor Se origina en las desintegraciones radiactivas en las reacciones

nucleares y otros procesos subatoacutemicos junto con otros tipos de radia-

cioacuten no electromagneacutetica la alfa () formada por nuacutecleos de helio de

carga positiva y la beta () consistente en electrones de carga negati-

va La radiacioacuten al igual que los rayos X tiene la capacidad de ioni-

zar la sustancia formando iones al lsquoarrancarlersquo electrones a los aacutetomos

cuando hay interaccioacuten

Las radiaciones y se emiten a velocidades enormes Al atrave-

sar la sustancia las partiacuteculas son frenadas raacutepidamente poseen gran

poder de ionizacioacuten y usualmente una hoja de papel basta para detener

la mayor parte de la radiacioacuten Las partiacuteculas se emiten a velocidades

mucho mayores su poder de ionizacioacuten es algo menor por lo que pene-

tran maacutes en las sustancias La distancia recorrida por los rayos es auacuten

mayor que la recorrida por las partiacuteculas Esta radiacioacuten es capaz de

atravesar varios centiacutemetros de plomo

Cuando las partiacuteculas y atraviesan la sustancia crean numerosos

iones sin embargo como los rayos no tienen carga aunque tienen

mayor penetracioacuten no causan tanta ionizacioacuten Las partiacuteculas produ-

cen entre 1100 y 1200 de la ionizacioacuten generada por las partiacuteculas

en cada centiacutemetro de su trayectoria en aire Los rayos producen

aproximadamente 1100 de la ionizacioacuten de las partiacuteculas Cuando la

radiacioacuten nuclear es absorbida por el cuerpo humano en grandes canti-

dades como por ejemplo a consecuencia de un accidente nuclear pue-

de ocasionar graves dantildeos e incluso la muerte del sujeto

La radioterapia consiste en la exposicioacuten de una regioacuten localizada

del organismo a una fuente de radiacioacuten ionizante se suele utilizar para

el tratamiento del caacutencer Puede provenir de una fuente de radiacioacuten

tal como un isoacutetopo radiactivo o de una fuente de radiacioacuten electro-

magneacutetica como los rayos X Los rayos X se utilizan usualmente para

lesiones superficiales mientras que los rayos para lesiones maacutes pro-

fundas Otros tratamientos incluyen radiaciones con protones y electro-

nes El tratamiento de radioterapia incluye la localizacioacuten precisa del

tumor y el empleo de dosis perioacutedicas de radiacioacuten El objetivo es dantildear

el nuacutecleo de las ceacutelulas enfermas para asiacute evitar su posterior divisioacuten

En las ceacutelulas sanas las radiaciones ionizantes pueden producir

efectos agudos o croacutenicos sobre la salud en dependencia de la dosis

recibida Las dosis altas de radiacioacuten ionizante producen enfermedades

agudas por un lado y efectos retardados como el caacutencer por otro Los

trabajadores que por su ocupacioacuten se exponen a radiacioacuten de rayos X o

material radiactivo constituyen la poblacioacuten de riesgo La unidad de

dosis absorbida en el Sistema Internacional de Unidades es el gray (Gy)

y es igual a un joule por kilogramo (Jkg) un rad equivale a 001 Gy

La exposicioacuten de todo el cuerpo a dosis superiores a 1 Gy en un cor-

to periacuteodo (minutos u horas) ocasiona una reduccioacuten significativa del

nuacutemero de ceacutelulas sanguiacuteneas al afectar la meacutedula oacutesea lo que conduce

a un aumento de la susceptibilidad a las infecciones a la aparicioacuten de

hemorragias y a la anemia

El empleo y manipulacioacuten de materiales radiactivos estaacute sujeto a

controles rigurosos por lo que la exposicioacuten accidental de las personas

a radiaciones intensas estaacute muy restringida En todos los paiacuteses existen

legislaciones y normativas para la proteccioacuten de los trabajadores y el

puacuteblico que regulan la exposicioacuten a radiaciones de todo tipo

123

CAPIacuteTULO 6

OTRAS APLICACIONES DEL MAGNETISMO

Diagnoacutestico meacutedico Magnetoencefalograma En su estado normal el cuerpo humano genera pequentildeas corrientes

eleacutectricas que dan origen a campos magneacuteticos y eleacutectricos de pequentildeiacute-

simo valor El biomagnetismo se refiere al estudio de las componentes

magneacuteticas de esos biocampos que se alteran cuando aparecen anoma-

liacuteas en el organismo Se estudian con fines de diagnoacutestico exclusiva-

mente no con fines terapeacuteuticos

Se alerta al lector de que el teacutermino biocampo tambieacuten se suele em-

plear en medios no cientiacuteficos como sinoacutenimo de cierta lsquoaurarsquo invisible

de origen indefinido o esoteacuterico que supuestamente rodea a las perso-

nas y que algunos alegan ver o lsquosentirrsquo para asiacute diagnosticar enfermeda-

des Tambieacuten se usa para tratar de justificar tratamientos magneacuteticos

ilusorios con imanes o con radiaciones de baja frecuencia Esta es una

manera de actuar tiacutepica de la pseudociencia utilizar palabras cientiacuteficas

conocidas alterando su significado para lograr promover lo que en

realidad carece de fundamento cientiacutefico A causa de su caraacutecter con-

trovertido estos lsquotratamientos magneacuteticosrsquo se analizan separadamente

en el capiacutetulo siguiente

Cuando las corrientes son variables o pulsantes los biocampos ge-

nerados aparecen en forma de radiacioacuten electromagneacutetica que se propa-

ga en todas direcciones (capiacutetulo 4) Las funciones cerebrales y cardiacutea-

cas generan impulsos de suficiente intensidad como para ser detectados

la componente eleacutectrica se puede medir con electrodos colocados en la

piel y hoy diacutea es una teacutecnica muy popular se denomina electrocardio-

grama cuando se refiere al corazoacuten y electroencefalograma si se aplica 124

al cerebro La componente magneacutetica es menos intensa que la eleacutectrica

y mucho maacutes difiacutecil de detectar

Para medir esos deacutebiles campos magneacuteticos es necesario utilizar un

instrumento muy sofisticado el magnetoacutemetro SQUID siglas que en

idioma ingleacutes representan al Superconducting Quantum Interference

Device (Dispositivo Superconductor de Interferencia Cuaacutentica) El

SQUID es capaz de detectar y medir cuantitativamente las componentes

magneacuteticas de intensidad 100 millones de veces menor que el campo

magneacutetico terrestre pero soacutelo se puede encontrar en lugares muy espe-

ciacuteficos capaces de proveer la alta tecnologiacutea que se necesita para su

desempentildeo No es un equipo que se pueda llevar en un maletiacuten como el

electrocardioacutegrafo ya que el sensor superconductor requiere de muy

bajas temperaturas para poder trabajar del orden de la del helio liacutequido

a unos 4 oC por encima del cero absoluto (-269 oC) (figura 61)

En la tabla 61 se muestran algunos valores de la intensidad del campo

magneacutetico de acuerdo con el lugar en que se originan

Figura 61 Biomagnetismo meacutedico Medicioacuten de la componente

magneacutetica de las ondas electromagneacuteticas generadas por el cerebro

En la tabla 61 se muestran algunos valores de la intensidad del

campo magneacutetico de acuerdo con el lugar en que se originan

En la actualidad el SQUID se utiliza principalmente para diagnosti-

car y tipificar la epilepsia pues permite registrar cualquier actividad

irregular en el cerebro cuando el electroencefalograma no detecta ano-

maliacuteas apreciables la teacutecnica se denomina magnetoencefalografiacutea

(MEG) Posee la ventaja de que no es necesario colocar electrodos en la

piel del paciente basta con ubicar los sensores a corta distancia en una

posicioacuten fija Su principal desventaja ademaacutes de la necesidad de traba-

jar a muy bajas temperaturas es que la sentildeal que se va a medir es varios

oacuterdenes menor que los lsquoruidos magneacuteticosrsquo ambientales Esos ruidos

son generados por las laacutemparas de luz friacutea los equipos electroacutenicos y

las liacuteneas de transmisioacuten por lo que resulta obligatorio aplicar la teacutecni-

ca en un recinto magneacuteticamente aislado

TABLA 61

Valores de la induccioacuten magneacutetica asociada a diversos fenoacutemenos

B (Tesla) Origen del campo Frecuencia (Hz) 7 x 10-5 Campo magneacutetico de la tierra 0 10-7 Fluctuaciones del campo magneacutetico de

la tierra y ruido magneacutetico urbano todo el intervalo de frecuencias

10-9 Partiacuteculas pulmonares 01 - 10 7 x 10-11 Magnetocardiograma 01 - 100 10-12

Magnetocardiograma fetal 01 - 100 10-12

Magnetoencefalograma (ondas ) 8-12 10-13 Magnetoretinograma 01 -800 10-15 Liacutemite de sensibilidad del SQUID Todo el intervalo

Como las radiaciones electromagneacuteticas atraviesan faacutecilmente la

mayoriacutea de las sustancias aislar al sujeto tambieacuten resulta un asunto

complicado En los primeros modelos era necesario introducir al pa-

ciente en una caacutemara totalmente cerrada construida con aceros especia-

les capaces de desviar y reflejar las ondas electromagneacuteticas Modelos

maacutes recientes como el de la figura 62 desarrollado en el Laboratorio

Nacional de Los Aacutelamos en Nuevo Meacutexico emplean un casco detector

126

que se asemeja a los secadores de pelo de los salones de belleza con

maacutes de 150 sensores superconductores El equipo es capaz de levantar

un mapa completo del cerebro de una sola vez procesando los datos

mediante una computadora

Los sistemas maacutes recientes alcanzan una resolucioacuten de frac14 de miliacuteme-

tro y un tiempo de respuesta de 1 milisegundo El casco se aiacutesla de las

interferencias externas mediante una cubierta semiesfeacuterica de plomo

pues a la temperatura del helio liacutequido el plomo tambieacuten se vuelve su-

perconductor y refleja como un espejo cualquier campo magneacutetico que

provenga del exterior

Figura 62 Mediante teacutecnicas de computacioacuten se puede mapear la acti-

vidad eleacutectrica del cerebro en funcioacuten del tiempo Los mapas se utilizan

para diagnosticar epilepsia apoplejiacutea desoacuterdenes mentales o para estu-

diar las funciones cerebrales

Otras aplicaciones del SQUID han sido la de buscar micropartiacuteculas

magneacuteticas contaminantes en los pulmones de mineros y soldadores

medir la cantidad de sangre que fluye por el corazoacuten y determinar el

contenido de hierro en el hiacutegado en pacientes afectados de anemia ya

que los gloacutebulos rojos o hematiacutees contienen hierro en forma de hemo-

globina que el SQUID puede detectar y cuantificar

Una variante reciente de esta teacutecnica se ha utilizado para analizar

arritmias cardiacuteacas en el feto (magnetocardiografiacutea fetal) imposibles de

detectar con un estetoscopio u otras teacutecnicas como la electrocardiogra-

fiacutea y el ultrasonido Actualmente en Los Aacutelamos se realizan investiga-

ciones para perfeccionar la tecnologiacutea con la colaboracioacuten de las uni-

versidades de Nuevo Meacutexico Nebraska Oregoacuten y San Francisco

Imaacutegenes por resonancia magneacutetica Las imaacutegenes por resonancia magneacutetica (IRM) constituyen una es una

teacutecnica de diagnoacutestico descrita a principios de 1980 basada en la reso-

nancia magneacutetica nuclear descrita en el capiacutetulo 4 Como los tejidos

tienen diferente grosor y contenido de agua con protones capaces de

resonar con las radiofrecuencias adecuadas al realizar un barrido con

los instrumentos apropiados se puede obtener una imagen del interior

del cuerpo

Los equipos de IRM son mucho maacutes complejos que el esquema de

la RMN mostrado en el capiacutetulo 4 Poseen un imaacuten de grandes dimen-

siones que genera campos magneacuteticos muy intensos miles de veces

superiores a los de un imaacuten permanente convencional (figura 63)

Figura 63 Equipo comercial de formacioacuten de imaacutege-

nes por resonancia magneacutetica La persona se coloca

en el centro de un campo magneacutetico de gran valor al

fondo de la foto generado por corrientes muy intensas

que circulan por superconductores

La parte del cuerpo que se va a analizar (a veces todo el cuerpo) se

introduce en el campo magneacutetico y un sistema de emisioacuten y deteccioacuten

de radiofrecuencias registra la absorcioacuten de la radiacioacuten de microondas

en diferentes puntos Los datos se pasan a una computadora que es

capaz de dar una imagen de la regioacuten analizada en la pantalla de un

monitor

La resonancia magneacutetica es considerada por muchos como la moda-

lidad de diagnoacutestico por imaacutegenes maacutes versaacutetil sensible y eficaz de que

se dispone en la actualidad Su importancia meacutedica se puede resumir

brevemente sentildealando su capacidad de analizar finas secciones de mo-

do no invasivo y proporcionar imaacutegenes funcionales de cualquier parte

del organismo en un tiempo relativamente corto y desde cualquier aacuten-

gulo y direccioacuten Las teacutecnicas maacutes recientes permiten componer imaacutege-

nes tridimensionales en tiempo real

Las imaacutegenes de resonancia magneacutetica dan la posibilidad de detectar

y rastrear componentes bioquiacutemicos en cualquier corte anatoacutemico del

cuerpo humano lo que produce una informacioacuten biomeacutedica y anatoacutemi-

ca de gran potencial para el conocimiento fundamental y el diagnoacutestico

precoz de muacuteltiples enfermedades

La principal desventaja que presenta la IRM al compararla con la

Tomografiacutea Axial Computarizada (TAC) que tambieacuten es capaz de ob-

tener imaacutegenes de cualquier parte del organismo es que resulta mucho

maacutes cara Para generar los intensos campos magneacuteticos que se necesi-

tan es necesario utilizar grandes imanes superconductores Estos ima-

nes deben ser enfriados a muy bajas temperaturas con teacutecnicas comple-

jas lo que encarece mucho el proceso de obtencioacuten de imaacutegenes Sin

embargo la IRM tiene una ventaja que la TAC no posee no es agresi-

va para el paciente Puede ser empleada durante el tiempo o las veces

que se requiera sin dificultades mientras que al utilizar la TAC se so-

mete al paciente a niveles de radiacioacuten importantes en cada tomografiacutea

Levitacioacuten magneacutetica La necesidad de transportar maacutes raacutepida y eficientemente tanto a las

personas como a cualquier tipo de carga crece continuamente Desde

hace algunos antildeos en diversos paiacuteses existen los prototipos de un nuevo

meacutetodo de transportacioacuten que utiliza trenes con rieles o viacuteas electro-

magneacuteticas (figura 64) El meacutetodo se denomina de levitacioacuten magneacuteti-

ca o maglev (del ingleacutes magnetic levitation)

El teacutermino maglev se utiliza hoy diacutea como un teacutermino geneacuterico para

indicar cualquier tipo de transporte que base su movimiento en el uso

del electromagnetismo para lsquoflotarrsquo o levitar sobre un carril guiacutea o mo-

norraiacutel e impulsar el vehiacuteculo El funcionamiento del maglev estaacute fun-

damentado en la generacioacuten de campos magneacuteticos alternos que a la

vez que sostienen el tren lo impulsan hacia adelante Se emplean elec-

troimanes de bobinas superconductoras que praacutecticamente no consu-

men energiacutea Un Maglev tiacutepico cuenta con 16 imanes superconductores

de alta energiacutea magneacutetica que operan de forma independiente Asiacute se

garantiza un desempentildeo seguro aun cuando ocurran fallas simultaacuteneas

en varios de ellos

129

Figura 64 Tren de levitacioacuten magneacutetica en Shangai

Existen dos tipos baacutesicos de maglev el de suspensioacuten electromagneacute-

tica (SEM) y el de suspensioacuten electrodinaacutemica (SED) El sistema SEM

ha resultado ser bastante inestable la distancia entre los electroimanes

y los raiacuteles de unos 10 mm debe ser controlada y ajustada continua-

mente por computadora para evitar que el tren golpee el monorraiacutel

El maglev de suspensioacuten electrodinaacutemica SED utiliza la ley de Fa-

raday-Lenz para ubicar el tren en el centro del monorraiacutel y evitar los

choques Las bobinas de levitacioacuten de alta potencia estaacuten instaladas

fuera del tren en las prolongaciones que interaccionan con las bobinas

del monorraiacutel (figura 65) Cuando los electroimanes del tren pasan a

gran velocidad a varios centiacutemetros de las bobinas del monorraiacutel se

induce una corriente eleacutectrica que las convierte instantaacuteneamente en

imanes Aparecen fuerzas que tiran del vehiacuteculo hacia arriba causando

la levitacioacuten

Si el vehiacuteculo se desplaza lateralmente y trata de chocar contra el

raiacutel se inducen corrientes adicionales que originan fuerzas de repulsioacuten

sobre el lado maacutes cercano del tren y fuerzas de atraccioacuten sobre el maacutes

alejado De esa forma el tren siempre estaacute ubicado en el centro del raiacutel

sin posibilidad de choque

Las bobinas de levitacioacuten no son independientes estaacuten interconecta-

das a todo lo largo de la viacutea El empuje hacia delante se logra mediante

su energizacioacuten adicional por corrientes alternas generadas en subesta-

ciones distribuidas en todo el trayecto Las corrientes crean un campo

magneacutetico variable de tal forma que los electroimanes del vehiacuteculo son

atraiacutedos y repelidos alternadamente cuando se encuentran en la posicioacuten

adecuada para el avance Asiacute el vehiacuteculo se mueve siempre en el mis-

mo sentido de forma similar a como un ventilador alimentado por co-

rriente alterna gira siempre hacia un solo lado

Figura 65 Sistema magneacutetico de suspensioacuten (monorraiacutel) Los electro-

imanes de la viacutea actuacutean como suspensioacuten y como propulsioacuten a la vez

En todos los sistemas mecaacutenicos de transportacioacuten la friccioacuten cau-

sada por el roce de una superficie contra otra siempre estaacute presente El

rozamiento causa peacuterdidas de energiacutea genera calor y ocasiona el des-

gaste mecaacutenico de las diferentes partes del sistema Mientras menor sea

la friccioacuten entre las superficies menos fuerza se requiere para mover el

vehiacuteculo y maacutes eficiente seraacute el sistema de transportacioacuten utilizado

La reduccioacuten del rozamiento en el maglev permite eliminar el ruido

establecer una marcha maacutes estable reducir los costos de mantenimiento

y sobre todo alcanzar velocidades del orden de los 350 kmh El hecho

de que los trenes maglev no toquen los carriles tiene ademaacutes otras ven-

tajas aceleracioacuten y frenado maacutes raacutepidos mayor capacidad de subida en

cuestas y mejor funcionamiento en situaciones de lluvia intensa nieve y

hielo La eficiencia de estos vehiacuteculos es tal que en proporcioacuten solo

emplean de la mitad a la cuarta parte del combustible que gasta un

avioacuten o un automoacutevil en recorrer el mismo tramo

En principio el maglev parece ser maacutes seguro que los trenes con-

vencionales A causa del disentildeo de las viacuteas no puede haber descarrila-

mientos ni choques frontales No necesita cargar combustible a bordo

y al funcionar levitando sobre la viacutea disminuye la posibilidad de acci-

dentes por desgastes Sin embargo es necesario proteger a los viajeros

de los intensos campos electromagneacuteticos que se producen en el exte-

rior mediante un blindaje magneacutetico El blindaje se logra utilizando en

las paredes suelo y techo del tren alguacuten material ferromagneacutetico que

concentre en su interior y desviacutee las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica

Una nota periodiacutestica de 2008 (BBC News) aseguraba que la ciudad

de Shangai era en ese momento la uacutenica con un servicio comercial ma-

glev en el mundo Desde el primero de enero de 2004 el tren transporta

viajeros entre el aeropuerto y el distrito financiero a 30 km de distancia

alcanzando velocidades de 350 kmh Con anterioridad desde 1984

hasta 1995 un maglev se utilizoacute en el aeropuerto internacional de Bir-

mingham Reino Unido para trasladar pasajeros hasta la estacioacuten de

trenes distante unos 600 m Fue finalmente sustituido por un sistema

convencional a causa de su baja confiabilidad

El tratamiento magneacutetico del agua

Se sabe desde hace muchos antildeos que al tratar el agua mediante cam-

pos magneacuteticos se afecta el comportamiento fiacutesico de las incrustaciones

en las calderas y tuberiacuteas Sin embargo a veces el procedimiento se

critica como pseudociencia quizaacutes porque junto a los reportes sobre

efectos reales demostrados en experimentos rigurosos tambieacuten suelen

aparecer falsos reportes sobre supuestos efectos no demostrados y se

echa en el mismo saco lo real y lo ficticio

Algunos de estos supuestos efectos no demostrados son el reforza-

miento de la resistencia del hormigoacuten hasta en 50 el incremento de

la eficiencia de separacioacuten por flotacioacuten de minerales en procesos in-

dustriales una mejor eficiencia de los detergentes en el lavado de la

ropa y gran cantidad de diversas aplicaciones meacutedicas Tambieacuten apare-

cen esporaacutedicamente artiacuteculos cientiacuteficos promisorios sobre una u otra

aplicacioacuten que nunca llegan a concretarse Por ejemplo en 2007 se

publicoacute un artiacuteculo (Environmental and Experimental Botany Vol 59

Issue 1 p 68-75) reportando el efecto de los campos magneacuteticos en la

germinacioacuten y desarrollo de las etapas tempranas del maiacutez donde se

obtuvieron efectos detectables en la germinacioacuten

132

Los autores encontraron que un porcentaje estadiacutesticamente signifi-

cativo de las semillas tratadas germinoacute antes que las de los grupos de

control y las plantas alcanzaron un mayor desarrollo en las primeras

etapas de crecimiento A los 10 diacuteas de la germinacioacuten se obtuvo un

mayor incremento de tamantildeo y peso resultados que coinciden con los

de otros investigadores (se citan 10 referencias)

Sin embargo esos resultados no garantizan de manera alguna un

posterior incremento de las cosechas El crecimiento acelerado incluso

pudiera ser dantildeino en vez de beneacutefico ocasionando lo que se suele

llamar lsquocrecer de viciorsquo y aportando a la larga menos frutos El artiacutecu-

lo tampoco propone un mecanismo que explique los efectos observa-

dos

Los anuncios comerciales poco escrupulosos contribuyen en gran

medida a divulgar fantasiacuteas de todo tipo Para ilustrar un magnetizador

comercial se muestra un esquema donde partiacuteculas negativas (cuales-

quiera que estas sean) se vuelven positivas tras el tratamiento magneacuteti-

co Ademaacutes las moleacuteculas de agua se ordenan como si fueran los mo-

mentos magneacuteticos de un soacutelido ferromagneacutetico saturado lo que resulta

en un absurdo por partida doble (httpwwwmagnetizernet

spaspahtm visto en agosto 7 2008) Recordar que el agua es diamag-

neacutetica y por tanto es repelida deacutebilmente por el campo magneacutetico No

es posible magnetizarla como si fuera un pedazo de hierro

En el mencionado sitio web se afirma que el tratamiento proporcio-

na los siguientes beneficios (ninguno de ellos demostrado) reduccioacuten

de la irritacioacuten de los ojos y la piel en piscinas accioacuten desodorizante

reduccioacuten de los costos de los tratamientos con cloro u otros agentes

quiacutemicos reduccioacuten de la tensioacuten superficial estabilizacioacuten del pH

eliminacioacuten maacutes efectiva de las lociones y aceites untados en la piel y

una sensacioacuten maacutes ldquosedosardquo del agua Se cita como uacuteltimo punto el

uacutenico realmente comprobado la reduccioacuten de las costras e incrustacio-

nes

Otros alegan que el tratamiento magneacutetico proporciona al agua pro-

piedades curativas o antiseacutepticas lo que tambieacuten carece de fundamento

La supuesta mejora en la eficiencia de los combustibles sometidos a

tratamiento magneacutetico merece un comentario aparte pues este argu-

mento resurge reiteradamente cada cierto tiempo y aunque existen

muchas patentes sobre el tema la demostracioacuten de la efectividad del

procedimiento nunca aparece Una buacutesqueda efectuada en agosto de

2008 en el sitio web especializado wwwsciencedirectcom dio por

resultado 40 artiacuteculos publicados de 1974 a la fecha que se relacionan

de alguna manera con el tratamiento magneacutetico del agua No surgioacute

ninguno respecto al tratamiento magneacutetico de combustibles En el sitio

httpwwwcsicoporgsi9801powellhtml se reporta una buacutesqueda

anterior con similares resultados

En todo caso soacutelo aparecen resultados anecdoacuteticos En un artiacuteculo

publicado en 2008 en la revista Applied Thermal Engineering por VA

Prisyazhniuk (Vol 28 Issue 13 Pages 1694-1697) se lee que durante la

Segunda Guerra Mundial la fuerza aeacuterea de Estados Unidos ensayoacute la

colocacioacuten de imanes junto a los conductos de combustible en los mo-

tores de los cazas P51 Mustang para mejorar su desempentildeo Sin embar-

go al buscar la fuente original citada por el autor lo que aparece es la

paacutegina WEB particular de la familia Shelley donde se pueden encon-

trar opiniones y reportes sin referencias sobre casi cualquier cosa

(httpwwwshelleysdemoncoukmagnetshtm) Tras una buacutesqueda

bastante exhaustiva el autor no pudo encontrar el reporte de un solo

experimento en banco de pruebas meacutetodo convencional para estudiar la

eficiencia de un motor de combustioacuten interna En estos bancos muy

familiares a los ingenieros se controlan los diversos reglajes del motor

su reacutegimen de trabajo a distintas potencias y otras variables de intereacutes

ameacuten del consumo de combustible Los entusiastas de aplicar el trata-

miento magneacutetico a combustibles nunca reportan esos estudios propo-

niendo en su lugar resultados donde intervienen de manera esencial

factores totalmente subjetivos como la pericia (y la honradez) de un

operador o chofer especiacutefico

Dispositivos para el tratamiento magneacutetico

La primera patente reivindicando el efecto del tratamiento magneacuteti-

co del agua sobre las costras data de 1946 Despueacutes aparecieron muchas

otras asiacute como una gran cantidad de reportes de todo tipo junto a ar-

tiacuteculos en revistas y dispositivos comerciales El esquema de un monta-

je convencional de laboratorio para aplicar tratamientos magneacuteticos y

su posterior estudio aparece en la figura 66

Se hace pasar el agua por una tuberiacutea a determinada velocidad a la

vez que se aplica un cam po magneacutetico externo Usualmente se estudia

la dependencia del efecto en funcioacuten de la velocidad del liacutequido y la 134

intensidad del campo aplicado ademaacutes de la influencia de otros posi-

bles paraacutemetros como la temperatura Se ha observado una mejoriacutea de

la eficiencia del dispositivo al incrementar la longitud de la seccioacuten de

tuberiacutea sometida al campo magneacutetico La mejoriacutea es maacutes marcada

cuando se colocan varios imanes consecutivos con la polaridad alterna-

da

Figura 66 Esquema de un dispositivo de laboratorio

para el tratamiento magneacutetico del agua

Un artiacuteculo resumen de 1996 lista maacutes de 80 referencias que repor-

tan la reduccioacuten en la formacioacuten de costras la aparicioacuten de costras me-

nos tenaces la remocioacuten de las ya existentes y la preservacioacuten de las

propiedades hasta 130 horas tras aplicar el tratamiento Se citan investi-

gaciones que tanto confirman como rechazan algunas conclusiones

parciales sin llegar a un resultado concreto Los mecanismos propues-

tos para explicar estos efectos comprenden interacciones intraioacutenicas o

intramoleculares efectos causados por la fuerza de Lorentz disolucioacuten

de contaminantes efectos de interfase soacutelido-liacutequido y cambios en la

morfologiacutea de los cristales minerales que se depositan Se ha considera-

do incluso la posibilidad de un efecto puramente mecaacutenico a causa de

la influencia del campo magneacutetico al crear posibles turbulencias en el

flujo liacutequido

Una gran parte de las dudas que existiacutean sobre el tratamiento se di-

siparon cuando Coey y Cass tras examinar maacutes de 100 muestras repor-

taron en una revista especializada en magnetismo que los sedimentos de

calcita obtenidos usualmente al evaporar el agua conteniendo iones 135

Ca2+ se convertiacutean en aragonita al aplicar el tratamiento Calcita y ara-

gonita son diferentes fases cristalinas del carbonato de calcio CaCO3

Tras el tratamiento magneacutetico Coey y Cass almacenaban el agua

durante un intervalo de tiempo to previo a su calentamiento en un bea-

ker a 80o C para formar los sedimentos Las fases soacutelidas se recolecta-

ban posteriormente del fondo del beaker y se analizaban mediante di-

fraccioacuten de rayos X y microscopia electroacutenica Encontraron un incre-

mento notable del cociente aragonitacalcita con el tratamiento magneacute-

tico alcanzando un maacuteximo para to ~ 40 horas

Tambieacuten se ha medido la concentracioacuten de iones Ca2+ a la salida de

un dispositivo magnetizador por meacutetodos electroquiacutemicos encontraacuten-

dose una reduccioacuten apreciable de la concentracioacuten de iones de calcio

Este resultado indica que el tratamiento magneacutetico activa de alguna

manera la precipitacioacuten del carbonato que queda en suspensioacuten en el

liacutequido y no puede contribuir a la conductividad eleacutectrica ni cristalizar

posteriormente en las paredes de la tuberiacutea

La eficacia del tratamiento se observa no solo en las nuevas deposi-

ciones de carbonato sino tambieacuten en las costras formadas con anterio-

ridad Existen reportes de que cuando se aplica el tratamiento las cos-

tras ya formadas desaparecen El autor tuvo la oportunidad de asistir

hace ya algunos antildeos a una reunioacuten resumen nacional sobre las expe-

riencias de la aplicacioacuten del tratamiento magneacutetico en diversos centra-

les o faacutebricas de azuacutecar En algunos casos el efecto fue tal que el des-

prendimiento de las costras obstruyoacute las tuberiacuteas y fue necesario inte-

rrumpir la produccioacuten

El tratamiento magneacutetico se aplica regularmente en muchas otras

instalaciones nacionales sin embargo maacutes allaacute de algunas considera-

ciones generales no existen modelos detallados que logren abundar en

la explicacioacuten fiacutesica de lo que sucede realmente en este caso

Tambieacuten se han encontrado resultados disiacutemiles utilizando tuberiacuteas

de acero inoxidable cobre y dos diferentes tipos de cloruro de polivini-

lo uno transparente y flexible y el otro riacutegido y opaco del tipo usado

en trabajos de plomeriacutea Aparecen reducciones del contenido de Ca2+ de

28 para el acero y el cobre mientras que para el PVC duro fue de 18

y praacutecticamente cero para el PVC blando por lo que las tuberiacuteas

utilizadas tambieacuten son un paraacutemetro importante que se debe tomar en

cuenta al estudiar los tratamientos magneacuteticos

136

Los reclamos publicitarios que afirman que el tratamiento magneacutetico

aporta al agua propiedades curativas o antiseacutepticas carecen de funda-

mento pues no existe la maacutes miacutenima evidencia ndashni teoacuterica ni experi-

mental- que justifique tales fantasiacuteas Y a pesar de las muchas patentes

que surgen cuando se realiza una buacutesqueda bibliograacutefica tampoco se ha

demostrado que el tratamiento magneacutetico aplicado a combustibles me-

jore su eficiencia los resultados experimentales que avalen tal afirma-

cioacuten nunca aparecen

Acelerador de partiacuteculas

Los campos magneacuteticos tambieacuten se utilizan como un medio auxiliar

para acelerar partiacuteculas elementales Estas se emplean posteriormente

para investigar el micromundo y tambieacuten para ldquobombardearrdquo tumores

de todo tipo en el interior del cuerpo Uno de los primeros aceleradores

de partiacuteculas fue el ciclotroacuten Su principio de operacioacuten es el siguiente

Dos cavidades huecas en forma de letra D guiacutean las partiacuteculas car-

gadas emitidas por una fuente ubicada en el centro del instrumento

(figura 67) Un campo magneacutetico perpendicular a la trayectoria (y al

plano del papel en la figura) producido por un potente electroimaacuten

hace que las partiacuteculas con carga eleacutectrica se muevan en una trayectoria

curva Las partiacuteculas son aceleradas en cada vuelta por una fuente pul-

sante de voltaje alterno cada vez que atraviesan la brecha o lsquogaprsquo entre

las lsquoDesrsquo

A medida que las partiacuteculas acumulan energiacutea se mueven en espiral

hacia el borde externo del acelerador Alliacute se pueden extraer utilizando

sistemas auxiliares que no aparecen en la figura

Tal como predice la teoriacutea especial de la relatividad cuando la velo-

cidad de las partiacuteculas se acerca a la de la luz se requiere cada vez maacutes

energiacutea para lograr incrementos adicionales de la velocidad Esto hace

que en cada vuelta las partiacuteculas se retrasen y no lleguen al gap en el

momento preciso para recibir el pulso de aceleracioacuten lo que impide el

aumento de la energiacutea maacutes allaacute de ciertos liacutemites

El problema quedoacute resuelto cuando se inventoacute el ciclotroacuten de fre-

cuencia modulada o sincrociclotroacuten instrumento donde la fuente pul-

sante de voltaje alterno va incrementando automaacuteticamente el intervalo

de tiempo entre los pulsos con el fin de compensar el retraso de las

partiacuteculas en cada vuelta Otros instrumentos de la misma familia son el

betatroacuten y el sincrotroacuten disentildeados para obtener muy altas energiacuteas en

otras aplicaciones donde el diaacutemetro del recorrido circular puede ser de

varios kiloacutemetros Todos ellos utilizan los campos magneacuteticos para

mantener confinadas las partiacuteculas mientras van adquiriendo energiacutea El

ciclotroacuten de la figura 67 posee un imaacuten superconductor de alta energiacutea

tiene una masa de 90 toneladas y un diaacutemetro de 34 m Requiere insta-

laciones auxiliares de control y programacioacuten que no aparecen en la

figura

Figura 67 a) Ciclotroacuten comercial para aplicaciones meacutedicas b) Esquema

simplificado de su funcionamiento (Adaptado de Rev Cub Fis vol 24 No

2 p 175-177 2007)

Cuando el magnetismo es indeseable

Minas magneacuteticas

Los aceros ordinarios empleados en la construccioacuten de grandes buques

son ferromagneacuteticos en mayor o menor grado Al desplazarse el buque

durante largos periacuteodos por la superficie del mar atravesando conti-

nuamente las liacuteneas de induccioacuten magneacutetica del campo terrestre su

estructura llega a magnetizarse ligeramente El proceso es similar al que

tiene lugar cuando cualquier material ferromagneacutetico -un clavo unas

tijeras o un cuchillo- se frota con un imaacuten Aunque las fuerzas involu-

cradas son muy pequentildeas la exposicioacuten prolongada al campo hace que

los dominios magneacuteticos en el seno del material tiendan a ordenarse en

la direccioacuten del campo externo dando lugar a la magnetizacioacuten del

buque (ver capiacutetulo 2) Como las liacuteneas de fuerza variacutean su inclinacioacuten

con la latitud geograacutefica la magnetizacioacuten no solo tiene componentes

horizontales a lo largo del barco tambieacuten tiene componentes verticales

y transversales

En 1939 a principios de la 2da Guerra Mundial los alemanes apro-

vecharon este fenoacutemeno al idear minas magneacuteticas submarinas para

hundir los barcos ingleses Las minas eran capaces de detectar a distan-

cia a los grandes barcos y dantildearlos sin necesidad de hacer contacto

directo a causa de la onda de choque generada en el agua durante la

explosioacuten Se colocaban en el lecho marino en lugares de poco calado

cerca de las costas empleando aviones o submarinos y se ajustaban

para que estallaran al pasar un barco enemigo por encima No era posi-

ble neutralizarlas por los meacutetodos usuales que se empleaban para detec-

tar las minas convencionales que solo estallaban por contacto directo y

debiacutean ir ubicadas muy cerca de la superficie

Las minas poseiacutean una aguja magneacutetica muy sensible activada me-

diante un mecanismo de relojeriacutea tras ser colocada en el lugar deseado

La presencia cercana de cualquier naviacuteo magnetizado era suficiente

para mover la aguja y disparar el mecanismo auxiliar que haciacutea estallar

la mina

En 1939 los ingleses perdieron 14 buques barreminas disentildeados es-

peciacuteficamente para neutralizar minas pues no eran capaces de detectar

las minas magneacuteticas Ya para noviembre de ese mismo antildeo los alema-

nes habiacutean depositado unas 800 minas en los mares cercanos a la costa

inglesa y a la salida de sus riacuteos navegables

Tras develar su principio de funcionamiento -al recobrar una mina

mal colocada que no explotoacute- los ingleses idearon diversos medios para

neutralizarlas Uno de ellos era desmagnetizar los buques mediante un

enrollado de alambre alrededor del casco energizado con la planta eleacutec-

trica del propio buque que superponiacutea un campo de sentido contrario

para neutralizar la magnetizacioacuten del buque Enormes trasatlaacutenticos

como el Queen Mary y el Queen Elizabeth empleados para el transpor-

te de tropas fueron protegidos de esta manera

139

Para desactivar las minas se empleaban lanchas de madera que

arrastraban una balsa conteniendo una bobina La bobina generaba un

campo magneacutetico de intensidad suficiente como para hacer estallar las

minas Aviones equipados en forma similar capaces de volar a muy

baja altura se utilizaron con el mismo fin (Figura 68)

Maacutes adelante se encontroacute que al deslizar un cable con una corriente

de 2000 ampere a lo largo del casco de un buque (teacutecnica denominada

wiping) se induciacutea un campo apropiado que neutralizaba la magnetiza-

cioacuten El procedimiento funcionaba por un tiempo pero despueacutes era

necesario repetirlo

Figura 68 El avioacuten AF Vickers Wellington DWI Mark II de la Royal

Air Force fue otra respuesta para neutralizar las minas magneacuteticas ale-

manas El anillo de madera de balsa de 4 m de diaacutemetro creaba un

campo magneacutetico mediante una bobina de aluminio alimentada por un

generador dentro del avioacuten Al volar rasante sobre el agua haciacutea estallar

las minas

A partir de ese momento medidas y contramedidas relacionadas con

las minas magneacuteticas siguieron desarrollaacutendose por las fuerzas navales

de todo el mundo Es un tema que se ha tomado en cuenta en diferentes

conflictos beacutelicos Los sistemas actuales de desmagnetizacioacuten son mu-

cho maacutes complejos e incluyen no menos de tres conjuntos de bobinas

separadas para reducir la intensidad del campo magneacutetico del buque en

tres direcciones perpendiculares entre siacute 140

Hace unos pocos antildeos la marina norteamericana ensayoacute el uso de

bobinas superconductoras desmagnetizantes capaces de trabajar con

mejor eficiencia y reducir el peso de los enrollados hasta en 80 Un

resumen actualizado sobre el tema de la desmagnetizacioacuten de los bu-

ques aparece en el sitio WEB de la Revista Marina de Chile (referencia

77)

Soldadura de tuberiacuteas de acero

Otro ejemplo donde la magnetizacioacuten resulta perjudicial y debe ser

eliminada a toda costa es cuando hay que soldar grandes tuberiacuteas de

acero Tal necesidad se presenta por ejemplo al instalar sistemas in-

dustriales de enfriamiento que deban trabajar a alta temperatura o que

necesiten soportar mucha carga Tanto durante el proceso de fabrica-

cioacuten como de transportacioacuten a grandes distancias los tubos pueden

llegar a magnetizarse en forma notable seguacuten sea la aleacioacuten especiacutefica

empleada en su construccioacuten

La forma usual de unir los tubos es aplicar a los bordes en contacto

una chispa o arco eleacutectrico con una varilla de soldar confeccionada a

partir de una aleacioacuten adecuada y alguacuten otro componente que evite la

oxidacioacuten y facilite la soldadura (el fundente) El arco no es maacutes que

una corriente eleacutectrica muy intensa formada por electrones y partiacuteculas

de aire ionizado que se mueven a gran velocidad (ver capiacutetulo 3) La

corriente pasa a traveacutes del aire ionizado formando un arco estable ge-

nerando efectos luminosos y una temperatura muy alta suficiente para

fundir el extremo de la varilla y poner al rojo los bordes de los tubos El

operador deposita en los bordes el material fundido que se difunde y

mezcla con el material de los tubos hasta lograr la soldadura

En el capiacutetulo 4 se analizoacute que los campos magneacuteticos estaacuteticos son

capaces de interaccionar con las partiacuteculas cargadas en movimiento

Una de las principales propiedades de esa interaccioacuten es que las fuerzas

que aparecen estaacuten siempre dirigidas en sentido lateral (perpendicular)

al movimiento de la partiacutecula De aquiacute que si el tubo estaacute magnetizado

el arco eleacutectrico se desviaraacute hacia un lado del punto especiacutefico que se

desea calentar cualquiera sea el punto que se seleccione y como quiera

que se coloque la varilla En realidad el arco salta continuamente de un

lugar a otro y no es posible alcanzar en punto alguno la temperatura

necesaria para formar la soldadura

Por ello no queda maacutes remedio que desmagnetizar los tubos pre-

viamente La forma usual de lograrlo es enrollando un alambre conduc-

tor a su alrededor y haciendo pasar por eacutel una corriente alterna de gran

intensidad que crea un campo magneacutetico alternante en el seno del tubo

Al ir disminuyendo paulatinamente la intensidad de la corriente hasta

llegar a cero los dominios magneacuteticos en el seno del material van que-

dando desordenados hasta que la magnetizacioacuten desaparece cuando la

corriente se anula totalmente (capiacutetulo 2) Si la tuberiacutea estaacute muy magne-

tizada puede ser necesario repetir varias veces el proceso

Existen equipos comerciales disentildeados especialmente para aplicar

este procedimiento a tuberiacuteas de diversos diaacutemetros incluyendo las

mayores que se fabrican

Magnetizacioacuten de la maquinaria industrial A partir de los antildeos setenta del siglo pasado comenzoacute a tomarse en

cuenta que el magnetismo inducido en diversas maquinarias podiacutea ser

la causa de muchas fallas hasta el momento inexplicables Hoy diacutea se

le atribuye a la magnetizacioacuten el deterioro de rodamientos cadenas

engranajes y acoplamientos en maquinarias que aparentemente no tie-

nen alguna conexioacuten magneacutetica y no forman parte de motores genera-

dores ni poseen conexiones eleacutectricas

El problema se origina en que las partes de acero interconectadas en-

tre siacute crean circuitos magneacuteticos Estos circuitos proporcionan una viacutea

faacutecil para la transmisioacuten de los campos magneacuteticos generados por mo-

tores u otros dispositivos magneacuteticos ubicados en lugares relativamente

distantes

Un campo magneacutetico en movimiento crea voltajes y corrientes indu-

cidas en el seno del material que incrementan la temperatura y aceleran

el desgaste de los rodamientos y otras partes moacuteviles Los voltajes y

corrientes inducidas son mayores mientras maacutes raacutepido es el movimiento

relativo de las superficies en contacto (capiacutetulo 4)

Otras posibles fuentes de magnetizacioacuten de la maquinaria son a) la

exposicioacuten de algunas de sus partes a campos magneacuteticos intensos que

den origen a una magnetizacioacuten remanente y b) el paso de una corriente

continua intensa durante una soldadura de arco

En casos extremos la combinacioacuten de diferentes elementos puede

llegar a causar con el tiempo chispas y dantildeos severos en la superficie de

las partes deslizantes incrementando la friccioacuten y el desgaste Algunos

fabricantes preveacuten estos comportamientos indeseables incluyendo ma-

teriales aislantes en los rodamientos

Anomaliacutea magneacutetica La distribucioacuten normal del campo magneacutetico terrestre se puede alterar

por muchas razones por la actividad solar por la presencia de grandes

objetos construidos con materiales de alto contenido de hierro como

aviones barcos o submarinos o a causa de la influencia las estructuras

geoloacutegicas formadas por minerales con inclusioacuten de diversas sustancias

ferromagneacuteticas como el hierro (Fe) el niacutequel (Ni) o el cobalto (Co) Es

posible detectar tales anomaliacuteas mediante los Sensores de Anomaliacuteas

Magneacuteticas (SAM) instrumentos mucho maacutes sensibles que la bruacutejula

disentildeados especialmente para detectar las pequentildeas alteraciones en la

distribucioacuten del campo magneacutetico terrestre (figura 69)

Figura 69 Sensor de anomaliacuteas magneacuteticas (magnetoacuteme-

tro de compuerta de flujo)

143

El funcionamiento de un SAM es diferente al de los detectores de

tuberiacuteas soterradas o a los usados en aeropuertos para descubrir armas u

otros objetos ocultos de metal Los SAM soacutelo son sensibles a las per-

turbaciones magneacuteticas causadas por la presencia de Fe Ni Co y sus

aleaciones o por oacutexidos u otros minerales que los contengan de he-

cho la primera aplicacioacuten praacutectica de un magnetoacutemetro de este tipo fue

la de localizar depoacutesitos minerales que tuvieran componentes ferro-

magneacuteticos El primer texto publicado sobre el tema ldquoExamen de ya-

cimientos de hierro mediante medidas magneacuteticasrdquo data de 1879

Hoy diacutea se siguen utilizando magnetoacutemetros en las prospecciones

geoloacutegicas Los maacutes sensibles son capaces de detectar variaciones de

01 nanotesla que representa soacutelo una diezmileacutesima parte de la intensi-

dad promedio del campo magneacutetico terrestre

Estos instrumentos reaccionan ante cualquier acumulacioacuten de mine-

ral ferroso con tal que no se encuentre muy alejada de la superficie

pero tambieacuten detectan cualquier otro objeto ferromagneacutetico cercano A

causa de la extrema sensibilidad para no alterar las lecturas los opera-

rios deben despojarse de todos los objetos que contengan materiales

ferromagneacuteticos tales como cuchillos hebillas gafas de armadura me-

taacutelica o llaveros Un magnetoacutemetro geoloacutegico es un instrumento pe-

quentildeo que consta de un detector y un registrador que se llevan a cues-

tas Es tiacutepico que el detector se coloque en una peacutertiga de 2 a 3 metros

de longitud con el fin de atenuar cualquier influencia proveniente del

operador (figura 610)

Otras posibles interferencias pueden ser causadas por construcciones

cercanas liacuteneas de ferrocarril autos y carretas o vigas de acero que se

encuentren soterradas como por ejemplo en los cimientos de un edifi-

cio Tambieacuten pueden alterar las lecturas del magnetoacutemetro las liacuteneas de

transmisioacuten eleacutectrica los transformadores de la red comercial e incluso

las variaciones propias del campo magneacutetico terrestre que siempre estaacute

sujeto a pequentildeas fluctuaciones

Las compantildeiacuteas de explotacioacuten de minerales tambieacuten suelen emplear

aviones para hacer la prospeccioacuten de rocas ferrosas aunque la detec-

cioacuten se basa en otros principios ya revisados en el capiacutetulo 4 al descri-

bir la deteccioacuten de metales (figura 611)

144

Figura 610 Prospeccioacuten de minerales ferrosos El mag-

netoacutemetro se encuentra en el extremo de la peacutertiga

Figura 611 Prospeccioacuten de minerales desde el aire

La uacuteltima novedad en la prospeccioacuten de minerales por medios elec-

tromagneacuteticos consiste en el uso de lsquodronesrsquo En la actualidad se en-

tiende por drone cualquier dispositivo aeacutereo controlado y no tripulado

(figura 612) Si en sus inicios los drones se utilizaron de manera ex-

clusiva para fines beacutelicos sus aplicaciones se han ido diversificando

cada vez maacutes Algunas compantildeiacuteas de prospeccioacuten mineral tienen en

sus planes inmediatos usar drones para levantar mapas del espectro

electromagneacutetico a diferentes frecuencias Seguacuten Peter LeCouffe 145

director de operaciones de la compantildeiacutea canadiense Harrier Aerial Sur-

veys los drones se usaraacuten para lsquohellipregistrar las diversas bandas del

espectro electromagneacutetico Diferentes minerales dejaraacuten huellas elec-

tromagneacuteticas disiacutemiles de manera que con un procesador podemos en

principio resolver la composicioacuten de esos mineralesrsquo

(httpwwwminingandexplorationcatechnologyarticledrones_are_re

ady_for_takeoff_in_the_mining_industry)

Figura 612 Drone utilizado en la actualidad en

la prospeccioacuten de minerales por medios no

magneacuteticos con una autonomiacutea de vuelo de 15

a 20 minutos

Conflictos beacutelicos

Durante la Segunda Guerra Mundial los diversos contendientes emplea-

ron magnetoacutemetros para descubrir los submarinos enemigos (figura

613) el instrumento era remolcado por un barco o se colocaba en una

aeronave el meacutetodo aeacutereo es el habitual en la actualidad dada la sensi-

bilidad de los magnetoacutemetros contemporaacuteneos Cualquier variacioacuten

brusca del campo magneacutetico en las cercaniacuteas del detector como por

ejemplo la que tiene lugar en el motor de arranque durante el encendi-

do de un vehiacuteculo proporcionaraacute una clara sentildeal Esta uacuteltima particula-

ridad ha sido empleada en los conflictos beacutelicos para detectar garajes o

cocheras militares camufladas

Para reducir la interferencia de los equipos eleacutectricos proveniente

del propio avioacuten el SAM se coloca en una proyeccioacuten externa o bota-

loacuten como el que se muestra en un avioacuten P-3C de la Lockheed (figura

614) en los helicoacutepteros el magnetoacutemetro se cuelga de un cable Lo 146

usual es antildeadir circuitos electroacutenicos para neutralizar el ruido magneacuteti-

co de interferencia proveniente de la aeronave Aun asiacute el submarino se

detectaraacute solo si se encuentra cerca de la superficie y no demasiado

lejos del medio aeacutereo empleado

Figura 613 Deteccioacuten magneacutetica de submarinos

Figura 614 Botaloacuten con el magnetoacutemetro en su interior

147

El alcance maacuteximo de deteccioacuten de unos 1200 m lo determina el

tamantildeo del submarino y la composicioacuten de su casco aunque tambieacuten

influye en el alcance la direccioacuten relativa del movimiento respecto al

campo magneacutetico terrestre tanto del avioacuten como del submarino Exis-

ten submarinos nucleares cuyo casco estaacute construido de titanio metal

no magneacutetico no obstante diversos instrumentos y equipos en su inte-

rior que incluyen las turbinas el reactor y los motores dieacutesel auxiliares

se construyen de aleaciones que contienen hierro y niacutequel haciendo

factible su deteccioacuten magneacutetica

El magnetoacutemetro que aparece en el esquema de la figura 69 deno-

minado lsquode compuerta de flujorsquo (fluxgate magnetometer) fue desarro-

llado en 1930 funciona energizando con corriente alterna dos bobinas

ideacutenticas en oposicioacuten de manera que la lectura del amperiacutemetro aco-

plado a la bobina secundaria se puede ajustar a cero en presencia del

campo terrestre Sin embargo cualquier perturbacioacuten magneacutetica poste-

rior causa un desequilibrio en la magnetizacioacuten de los nuacutecleos ferro-

magneacuteticos y en la corriente que atraviesa las bobinas apareciendo una

sentildeal detectable en el secundario

Un tipo de magnetoacutemetro maacutes reciente es el de precesioacuten de proto-

nes A pesar de que su nombre quizaacutes le sugiera al lector un teacutermino de

ciencia-ficcioacuten su funcionamiento es muy sencillo (aunque la fiacutesica del

fenoacutemeno no lo es) En este caso el enrollado se coloca alrededor de un

recipiente largo y estrecho con agua etanol o keroseacuten Al usar una

bateriacutea de corriente continua y desenergizar bruscamente el enrollado

en presencia del campo magneacutetico terrestre aparece una extracorriente

de ruptura que activa los momentos magneacuteticos de los protones en los

nuacutecleos atoacutemicos de la sustancia en cuestioacuten Se genera asiacute una peque-

ntildea sentildeal proporcional al campo terrestre que se puede amplificar y de-

tectar Un ejemplo de extracorriente de ruptura es la pequentildea chispa

que ocasionalmente se origina en un interruptor al desconectar un mo-

tor o una laacutempara de luz friacutea

En la actualidad existen magnetoacutemetros computarizados muy sensi-

bles que pueden detectar anomaliacuteas magneacuteticas terrestres desde los

sateacutelites en oacuterbita Magnetoacutemetros complejos se incluyen en naves

espaciales para estudiar el magnetismo del sol y otros planetas En julio

de 2007 se publicoacute el Mapa Mundial Digital de Anomaliacuteas Magneacuteticas

con datos recopilados durante un largo periacuteodo de tiempo Fue confec-

cionado usando sensores SAM de diversos tipos combinando determi-

naciones terrestres mariacutetimas y aeacutereas por viacutea sateacutelite (figura 615)

El mapa completo se puede descargar en

httpprojectsgtkfiexportsitesprojectsWDMAMprojectperugiaW

DMAM_102_2007_Edition_low_resolution_reduced1pdf

Figura 615 Seccioacuten Centroamericana y Caribentildea del Mapa Mundial

Digital de Anomaliacuteas Magneacuteticas

149

CAPIacuteTULO 7

TERAPIAS MAGNEacuteTICAS REALES E ILUSORIAS

Magnetostaacutetica y electromagnetismo

En la actualidad existen muchas terapias que aplican campos magneacuteti-

cos tanto estaacuteticos como electromagneacuteticos Algunas tienen base cien-

tiacutefica y son totalmente vaacutelidas como la diatermia que consiste en el

calentamiento local de los tejidos aplicando radiacioacuten de microondas

Otras no poseen valor alguno a la luz de los conocimientos cientiacuteficos

contemporaacuteneos sin embargo muchas personas alegan sentirse mejor

cuando se someten a ellas

Las terapias ilusorias aparentan causar beneficios por diversas razo-

nes Una de ellas es el efecto placebo descrito en el capiacutetulo siguiente

Otra razoacuten es que no toman en cuenta la evolucioacuten natural de los pade-

cimientos que pretenden curar Por ejemplo hay estadiacutesticas que mues-

tran que en casi el 90 de los casos de las dolencias relacionadas al

sistema osteo-mio-articular hay remisioacuten espontaacutenea de siacutentomas es

decir desaparecen o reducen su intensidad por siacute mismos lo cual hace

aparecer como eficaz cualquier tratamiento aplicado tanto si es con-

vencional como si pertenece al grupo de las llamadas medicinas ldquoalter-

nativasrdquo ldquonaturalesrdquo o ldquotradicionalesrdquo

Se dice que es necesario conocer el pasado para poder comprender

el presente y vislumbrar hacia doacutende iremos en el futuro Y la realidad

es que muchos supuestos tratamientos magneacuteticos ldquonovedososrdquo ade-

maacutes de carecer de fundamento cientiacutefico fueron ya ensayados y

desechados hace mucho Auacuten alcanzan categoriacutea de terapia en ciertos

ciacuterculos gracias a la ignorancia de practicantes y pacientes a la ilusoria

promesa de alivio efectivo con poco esfuerzo y sin riesgos para el 150

paciente y a la propaganda reiterada acerca de su supuesta efectividad

la mayoriacutea de las veces con fines estrictamente econoacutemicos

A veces se alega que tales terapias son beneacuteficas porque los imanes

son lsquonaturalesrsquo como si esto fuera un argumento de peso En realidad

los imanes que se encuentran en la vida diaria son todos sinteacuteticos di-

sentildeados para cada aplicacioacuten especiacutefica Poseen propiedades magneacuteti-

cas muy superiores a las de la magnetita natural que en la praacutectica soacutelo

ha quedado para curiosidad de museo o uso de laboratorio (ver tabla

23) Ademaacutes el naturismo no es ciencia sino una doctrina que predi-

ca el uso de productos naturales para prevenir o curar las enfermedades

Nadie ha demostrado que la medicina natural sea superior o siquiera

equivalente a la medicina convencional moderna excepto quizaacutes en

alguna contada excepcioacuten

No es raro que las supuestas terapias aparezcan de forma recurrente

Alcanzan un maacuteximo de popularidad se ponen de moda y muchos las

adoptan Al cabo de un corto tiempo surge el desencanto se comprueba

que no sirven para nada y desaparecenhellip aunque no totalmente para

reaparecer con fuerza al cabo de unos pocos antildeos renaciendo de sus

cenizas como el ave Feacutenix

El caso de las pulseras magneacuteticas del capiacutetulo 1 no es ni mucho

menos el uacutenico En la actualidad no resulta difiacutecil encontrar anuncios

promociones y artiacuteculos en revistas no especializadas o en la Internet

donde se ensalzan las virtudes de uno u otro tratamiento magneacutetico o de

radiaciones desconocidas para ser aplicadas tanto a personas como a

animales Los anuncios recomiendan bobinas para generar campos al-

ternos o imanes permanentes para magnetoterapia prometiendo al

comprador beneficios de todo tipo a un precio moacutedico Usualmente los

imanes se colocan en alguacuten soporte o aditamento adecuado como pulse-

ras vendas collares mantas e incluso camas

Estas promociones nunca aportan pruebas de sus afirmaciones citan

personajes inexistentes o fuera de contexto y ni siquiera emplean una

terminologiacutea veraz Lo usual es que utilicen teacuterminos cientiacuteficos pero

en forma incorrecta No obstante para el lector no entrenado estas

declaraciones suelen resultar bastante convincentes pues la terminolo-

giacutea cientiacutefica proporciona un manto de ciencia y veracidad a lo que

nada tiene de lo uno o de lo otro Tambieacuten pesa mucho en la balanza el

afaacuten del paciente de buscar solucioacuten a una dolencia que puede no ser

fatal pero siacute muy molesta recurrente y difiacutecil de aliviar 151

Por tanto iquestqueacute hay de cierto y queacute de falso en las terapias magneacuteti-

cas iquestQueacute se sabe en realidad y queacute resulta una pura especulacioacuten iquestEs

correcto incluir a todas bajo una misma denominacioacuten Es decir por

ser magneacuteticas o electromagneacuteticas iquesttodas sirven iquestNinguna sirve

iquestSon beneacuteficas o son dantildeinas iquestCoacutemo separar la ficcioacuten de la realidad

Campos magnetostaacutetico y electromagneacutetico Antes de proseguir resulta conveniente insistir en lo siguiente Existe

una diferencia esencial entre los campos magnetostaacuteticos asociados a

los imanes permanentes (o a una bobina con corriente continua) y los

campos electromagneacuteticos que se generan en una antena emisora o se

producen al hacer pasar una corriente alterna por el enrollado de una

bobina La diferencia consiste en que los campos magneacuteticos variables

en el tiempo siempre tienen asociado un campo eleacutectrico mientras que

los campos magneacuteticos estaacuteticos no estaacuten asociados a campo eleacutectrico

alguno

Los magnetoterapeutas usualmente desconocen lo anterior y no ha-

cen distincioacuten entre uno y otro cuando en realidad resulta imprescindi-

ble analizarlos por separado pues las propiedades son radicalmente

distintas En un caso solo actuacutea un campo el magneacutetico En el otro dos

campos con propiedades muy diferentes actuaraacuten a la vez sobre el suje-

to

Campo magneacutetico estaacutetico magnetoterapia El teacutermino proviene del ingleacutes magnetotherapy ldquoterapia con imanesrdquo

pero tambieacuten se aplica a los campos generados en bobinas con corriente

continua siempre y cuando la corriente no variacutee con el tiempo

Desde la antiguumledad se le han atribuido virtudes curativas a los ima-

nes Cuando se revisa la literatura surgen referencias anecdoacuteticas anti-

guas aunque difiacuteciles de verificar Asiacute se mencionan papiros de antes

de nuestra era donde aparece la receta de un unguumlento aplicable a heri-

das en la cabeza nombrando el hierro meteoacuterico que algunos interpre-

tan como el imaacuten natural magnetita Tambieacuten parece ser que griegos y

romanos atribuiacutean efectividad a los tratamientos magneacuteticos Seguacuten

algunas fuentes el griego Hipoacutecrates considerado el meacutedico maacutes

152

importante de la antiguumledad recomendaba ldquohellipsi la cavidad uterina no

retiene el semen viril toma plomo y saca de la piedra que atrae el hie-

rro un polvo fino envuelve todo en tela de lino humedecida con leche

de mujer y luego apliacutecalo como fomento contra la matrizrdquo Otras afir-

man que en los escritos del bioacutegrafo y ensayista griego Plutarco se pue-

de encontrar la desconcertante referencia de que un imaacuten permanente

pierde su fuerza si se le restriega con ajo Tambieacuten aparecen menciones

sobre las supuestas virtudes curativas de la magnetita en escritos persas

aacuterabes y bizantinos antiguos

En el siglo XVI el meacutedico filoacutesofo y alquimista suizo Theophrastus

Bombastus von Hohenheim (1493-1541) maacutes conocido como Paracel-

so utilizoacute imanes permanentes para tratar la epilepsia la diarrea y las

hemorragias procedimientos que posteriormente fueron encontrados

sin fundamento Consideraba que las enfermedades eran atraiacutedas hacia

el imaacuten de la misma forma que son atraiacutedos el acero y el hierro y que

uno de los polos era capaz de atraer y el otro de repeler los padecimien-

tos

Aunque los escritos de Paracelso conteniacutean elementos de magia la

oposicioacuten a los preceptos meacutedicos de su tiempo apoyados en purgas y

sanguijuelas para lsquoextraer los malos fluidos del cuerporsquo contribuyeron

al adelanto del pensamiento cientiacutefico de la eacutepoca Algunos de sus cri-

terios subsisten hasta hoy en forma de pseudociencia como por ejem-

plo la supuesta diferencia de aplicar un polo norte o un polo sur en

diferentes terapias magneacuteticas Paracelso tambieacuten es considerado pre-

cursor de otra pseudociencia la homeopatiacutea de Samuel Hahnemann

(1755-1843) pues muchos de sus remedios se cimentaban en la creen-

cia de que ldquolo similar cura lo similarrdquo Esta frase resume la lsquoley de lo

similaresrsquo uno de los nunca demostrados postulados de Hahnemann

(ver Rev Cub Fiacutesica vol 25 No 1 (2008) p 38-44 accesible en la

WEB)

En los siglos siguientes se multiplicaron en toda Europa partidarios

y detractores de las terapias magneacuteticas En 1641 el irlandeacutes Valentine

Greatrakes inspirado en un suentildeo se dedicoacute a prestar sus servicios

como sanador frotando las partes afectadas con una barra de hierro

magnetizada El eacutexito de sus tratamientos fue confirmado por personas

distinguidas y educadas de la eacutepoca pero las curas eran transitorias y

la cantidad de personas que veniacutean a consultarlo fue decreciendo gra-

dualmente hasta que se retiroacute Johan Baptiste van Helmont (1644)

intentoacute asociar el magnetismo a la miacutestica encontrando la oposicioacuten del

jesuita Adanasius Kircher quien consideraba las conjeturas supersticio-

sas como payasadas Es posible encontrar referencias del siglo XVIII

sobre la aplicacioacuten de los imanes permanentes a los dolores dentales y a

las histerias temblores y tortiacutecolis Tambieacuten se mencionan la mejora en

la regularidad de las menstruaciones y la atenuacioacuten de dolores en ge-

neral

Franz Anton Mesmer

La terapia magneacutetica con imanes permanentes alcanzoacute su mayor grado

de popularizacioacuten a finales del siglo XVIII en Francia con Franz Anton

Mesmer un meacutedico austriacuteaco precursor en los campos del psicoanaacutelisis

y del hipnotismo Mesmer habiacutea sido alumno de otro sacerdote jesuita

el padre Maximilian Hell quien realizaba ldquocuracionesrdquo a principios de

la deacutecada de 1770 aplicando a sus pacientes placas de acero magneti-

zado

En viacutesperas de la Revolucioacuten Francesa Mesmer inauguroacute en Pariacutes

un saloacuten de curaciones que atendiacutea a la nobleza e incluiacutea tratamientos

magneacuteticos Las curaciones se lograban tratando las ldquohellipdesviaciones

indeseables del magnetismo animal innato a los seres humanosrdquo Con el

tiempo Mesmer descubrioacute que obteniacutea los mismos resultados sin utili-

zar los imanes y postuloacute que el lsquomagnetismo animalrsquo inherente a todo

lo vivo era quien le permitiacutea corregir las anomaliacuteas del lsquoflujo magneacuteti-

corsquo en los enfermos

Uno de sus tratamientos consistiacutea en reunir a los pacientes en una

habitacioacuten oscura Vistiendo una tuacutenica dorada y una especie de varita

maacutegica en su mano los sentaba alrededor de una gran vasija que conte-

niacutea una disolucioacuten de productos quiacutemicos El magnetizador y sus ayu-

dantes todos varones miraban fijamente a los ojos de los pacientes les

hablaban y les frotaban diversas partes del cuerpo incluyendo los senos

de las mujeres mientras los pacientes se agarraban a unas barras de

hierro que sobresaliacutean de la disolucioacuten hasta que se alcanzaba un cierto

grado de exaltacioacuten De esta manera se curaban a diestra y siniestra

muchos aristoacutecratas principalmente mujeres joacutevenes

En 1785 cuatro antildeos antes del inicio de la Revolucioacuten Francesa los

principales meacutedicos de Pariacutes presionaron a Luis XVI para que tomara

154

cartas en el asunto quien hizo que la Academia Francesa de las Cien-

cias nombrara una comisioacuten para revisar los lsquotratamientosrsquo de Mesmer

La comisioacuten incluiacutea personalidades de renombre como el astroacutenomo

Jean Sylvain Bailly miembro de la Academia primer presidente de la

Asamblea Nacional durante la Revolucioacuten Francesa y posteriormente

Alcalde de Pariacutes el quiacutemico Antoine Lavoisier descubridor de la Ley

de Conservacioacuten de la Masa miembro de la Academia tambieacuten cono-

cido como el Padre de la Quiacutemica Moderna el meacutedico Joseph Ignace

Guillotin de sombriacutea celebridad hoy diacutea pero un meacutedico reconocido en

su eacutepoca y diputado a la Asamblea Nacional y Benjamiacuten Franklin

revolucionario norteamericano diplomaacutetico y experto en electricidad

inventor del pararrayos y los bifocales

La comisioacuten realizoacute lo que hoy se conoce como un elemental expe-

rimento de control aplicoacute el tratamiento magnetizador sin que los pa-

cientes lo supieran y no se produjeron las curaciones Se concluyoacute que

las curaciones si las habiacutea estaban solo en la mente de las personas que

las esperaban El informe elaborado desfavorable para las teoriacuteas de

Mesmer hizo que este perdiera raacutepidamente su prestigio y pasara el

resto de su vida en el olvido

La figura 71 muestra un dibujo de un perioacutedico parisino de la eacutepo-

ca Benjamiacuten Franklin aparece a la izquierda con los documentos que

declaran el magnetismo animal una farsa Arriba a la derecha Mesmer

con grandes orejas de burro es expulsado volando de la sala junto a su

seacutequito de asistentes Los maacutes maliciosos en Pariacutes acusaban a Mesmer

de ejecutar praacutecticas maacutegico-sexuales en su saloacuten de curaciones

Los reportes originales de las autoridades parisinas detallando las te-

rapias de Mesmer junto a muchas otras informaciones sobre falsos

expertos y tratamientos magneacuteticos aparecen en el libro de Charles

Mackay ldquoMemorias de Ilusiones Populares y la Locura de las Multitu-

desrdquo editado en 1841 Se encuentra accesible en

httpwwwfullbookscomMemoirs-of-Extraordinary-Popular-

Delusionsx3081html

155

Figura 71 Dibujo satiacuterico de un perioacutedico parisieacuten

de 1790 ridiculizando al magnetismo animal lsquoFran-

klin pone en fuga a los mesmeristasrsquo en lsquoEl magne-

tismo develadorsquo Biblioteca Nacional de Francia

Tractores de Perkins

Tambieacuten hacia finales del siglo XVIII el meacutedico Elisha Perkins de

Connecticut que alternaba el ejercicio de la medicina con el de comer-

cio de mulas recomendaba el uso de lsquotractores metaacutelicosrsquo para el tra-

tamiento de varias enfermedades en personas y caballos Los lsquotractoresrsquo

(punzones confeccionados de dos metales diferentes que en realidad no

teniacutean propiedades magneacuteticas) se utilizaban frotando suavemente el

aacuterea lesionada para ldquoextraer el fluido eleacutectrico nocivo que subyace en

la base del sufrimientordquo En 1776 justo al comienzo de la guerra de

independencia de Estados Unidos le habiacutea sido concedida una patente

bajo el tiacutetulo ldquoaparato metaacutelico de Perkins para la terapia del dolorrdquo

Algunos meacutedicos prominentes esceacutepticos de los resultados de Per-

kins repitieron sus experimentos utilizando piezas de madera talladas y

pintadas de forma que semejaran tractores Los resultados fueron exac-

tamente los mismos que los obtenidos con los tractores reales y fueron

publicados en el artiacuteculo ldquoDe la imaginacioacuten como causa y cura de

desoacuterdenes ejemplificada por tractores ficticiosrdquo En 1796 la Connec-

ticut Medical Society calificoacute a Perkins de farsante y lo expulsoacute de sus

filas por haber ldquorevivido las remanencias miserables del magnetismo

animalpredicando que el frotamiento curaraacute radicalmente los dolores

maacutes rebeldesrdquo Por regla general los periodistas no tardaban en satiri-

zar este tipo de fantasiacuteas terapeacuteuticas (figura 72)

Figura 72 Aplicacioacuten de los tractores de Perkins

Tomado de httpwwwhslvirginiaedu Publicado

por H Humphrey 27 St Jamess Street Londres

Nov 11 1801

Un artiacuteculo mucho maacutes reciente de EJ Engstrom publicado en el

Medizinhistorisches Journal 41(3-4) 2006 revela que entre 1780 y

1830 los meacutedicos de La Chariteacute uno de los principales hospitales de

Berliacuten realizaron ensayos cliacutenicos para comprobar la efectividad tera-

peacuteutica del magnetismo animal y mineral (la manera de designar en la

eacutepoca lo que hoy se conoce como magnetoterapia) Fundamentaacutendose

en los reportes meacutedicos e historias cliacutenicas Engstrom concluyoacute lo si-

guiente ldquoMientras que en 1790 la plausibilidad de las reivindicaciones

terapeacuteuticas del magnetismo animal demandaban la atencioacuten del cuerpo

meacutedico en 1830 las evidencias acumuladas sobre lo que se basaban

esas reivindicaciones habiacutean perdido su poder de persuasioacuten y fueron

relegadas al oscuro mundo de los farsantes y los charlatanesrdquo

157

Magnetoterapeutas contemporaacuteneos No obstante a pesar de la continuada descalificacioacuten de estos procedi-

mientos por parte de la comunidad cientiacutefica la terapia magneacutetica se

hizo bastante popular En los siglos siguientes devino en una forma de

curanderismo o charlataneriacutea distorsionada y muchas veces fraudulenta

A finales del siglo XIX era posible encontrar cataacutelogos de grandes tien-

das norteamericanas ofertando ropa y sombreros magneacuteticos (algunos

con maacutes de 700 imanes) para entrega por correo Los anuncios prome-

tiacutean que ldquohellipel magnetismo aplicado correctamente curaraacute cualquier

enfermedad curable independientemente de cuaacutel sea su causardquo (Ma-

cklis R Annals of Medicine 118(5) 376-383 1993)

Auacuten hoy diacutea es posible encontrar escritos donde se afirma que el

magnetismo es buenohellip praacutecticamente para todo Asiacute por ejemplo una

solicitud de patente de 1982 (S Maeshima Tokio) describe los benefi-

cios que proporciona el aparato disentildeado por eacutel como que es capaz de

ldquohellip conducir el magnetismo al cuerpo y con esto provocar una leve

estimulacioacuten de los nervios perifeacutericos y de las ceacutelulas tisulares Esto

debe aumentar la circulacioacuten de la sangre la excrecioacuten cutaacutenea y el

recambio efectos necesarios para la conservacioacuten de una buena salud

para la defensa contra las enfermedades y para la recuperacioacuten general

despueacutes de una severa enfermedadrdquo Aquiacute el engantildeo estaacute en la palabra

ldquodeberdquo es decir el solicitante supone que su invento es capaz de todo

lo que dicehellip que desde luego no puede demostrar

En el paacuterrafo anterior se pudiera escribir igualmente lsquodebersquo estimu-

lar los procesos que favorecen la formacioacuten de tumoreshelliprsquodebersquo esti-

mular la reproduccioacuten de las ceacutelulas cancerosas en fin lo que a usted

se le ocurra ya que no hay razoacuten alguna para que se estimulen uacutenica-

mente los procesos beneacuteficos para el organismo si es que efectivamen-

te se logra estimular alguno Lo uacutenico que ha cambiado en relacioacuten con

los escritos del siglo XVIII es la terminologiacutea utilizada maacutes acorde con

el estado actual de los conocimientos

El misticismo las exageraciones y las falsedades que acompantildearon

el uso del magnetismo en la medicina desde sus inicios de cierta forma

desestimularon por mucho tiempo el desarrollo de investigaciones cien-

tiacuteficas serias acerca de sus posibles efectos terapeacuteuticos Al avanzar el

siglo XX el intereacutes popular por la terapia magneacutetica habiacutea decaiacutedo y

158

hacia los antildeos 40 praacutecticamente no se publicaban artiacuteculos en las revis-

tas especializadas acerca de los efectos fisioloacutegicos de los campos

magnetostaacuteticos y electromagneacuteticos

Aunque actualmente es posible encontrar ofertas de imanes perma-

nentes en forma de diversos aditamentos terapeacuteuticos los estudios que

avalan la eficacia de esos tratamientos siguen sin aparecer Auacuten maacutes ni

siquiera hay indicios de cual pudiera ser el posible mecanismo de ac-

cioacuten de esos dispositivos Como el campo magneacutetico de los imanes no

variacutea con el tiempo no hay efectos eleacutectricos asociados ademaacutes la

intensidad de los campos aplicados es muy pequentildea para tener alguacuten

efecto directo sobre el organismo Analicemos pues brevemente las

propiedades reales de los campos magnetostaacuteticos

El campo magnetostaacutetico es conservativo Es conocido que un campo magnetostaacutetico no interacciona con las par-

tiacuteculas sin carga eleacutectrica Tampoco lo hace con las que tienen carga

eleacutectrica y estaacuten en reposo Solo puede hacerlo con las cargas o iones

en movimiento haciendo que su direccioacuten variacutee pero no su energiacutea

cineacutetica pues la fuerza de interaccioacuten es perpendicular al movimiento

en todo momento (en fiacutesica se resume esta propiedad diciendo que la

fuerza no hace trabajo)

Si se acerca un imaacuten al cuerpo humano puede que interaccione de

una manera diferente con los iones presentes en los tejidos haciendo

que su energiacutea potencial variacutee Pero al alejarlo la situacioacuten se revertiraacute

completamente Al regresar a la posicioacuten inicial el sistema tornaraacute

exactamente al estado energeacutetico que teniacutea en sus inicios sin que haya

ninguacuten cambio neto en la energiacutea (es por eso que el campo magnetostaacute-

tico es un campo conservativo la energiacutea del sistema se mantiene cons-

tante en un ciclo cerrado de movimiento) Luego no se puede conside-

rar que haya un traspaso de energiacutea del imaacuten al sujeto pues contradice

las leyes conocidas de la fiacutesica Si asiacute fuera los imanes se descargariacutean

como las bateriacuteas lo que no sucede (Los imanes de las bocinas de sus

equipos de audio y los de la puerta de su refrigerador no se lsquodescarganrsquo

nunca por mucho que trabajen)

Otro argumento contrario a la efectividad terapeacuteutica de los campos

magnetostaacuteticos es el siguiente los promotores de la aplicacioacuten de ven-

das magnetizadas para estimular los muacutesculos de los deportistas atribu-

yen los supuestos efectos a un incremento de la circulacioacuten local de la

sangre Sin embargo la evidencia cientiacutefica que apoya esta afirmacioacuten

es inexistente Vale la pena recordar que el flujo sanguiacuteneo depende de

factores tales como la diferencia de presioacuten en el sistema de vasos y de

sus diaacutemetros sometidos eacutestos a un fino control a traveacutes de mecanis-

mos muy complejos (hormonales nerviosos y sistemas locales de con-

trol) cuya influencia individual es muy difiacutecil de valorar

Ademaacutes todo intento de explicar un incremento en la circulacioacuten

mediante las fuerzas magneacuteticas que actuacutean sobre los iones cargados en

movimiento choca con la realidad de que esas fuerzas son demasiado

pequentildeas Se ha calculado que un imaacuten permanente tiacutepico capaz de

generar en la piel un campo magneacutetico de 25 mT origina un efecto en

los iones de la sangre millones de veces menor que el de la agitacioacuten

teacutermica que siempre se encuentra presente en cualquier objeto

Un argumento definitorio en contra de la supuesta estimulacioacuten local

de la circulacioacuten de la sangre es el siguiente los pacientes sometidos a

diagnoacutestico en equipos de resonancia magneacutetica se someten a campos

magneacuteticos de intensidad miles de veces mayores que el proporcionado

por cualquier imaacuten permanente Los estudios realizados sobre estos

pacientes nunca han mostrado efecto alguno en la circulacioacuten sanguiacute-

nea

Existen numerosas investigaciones que han fracasado en el empentildeo

de encontrar alguna relacioacuten entre la aplicacioacuten del campo magneacutetico y

la circulacioacuten de la sangre Tambieacuten se ha sentildealado que la sola presen-

cia de una venda alrededor de un muacutesculo sin ninguacuten aditamento mag-

netizante es suficiente para hacer variar su temperatura y ejercer un

efecto estimulante De manera que es posible afirmar sin lugar a dudas

que esa estimulacioacuten magneacutetica de la circulacioacuten no es maacutes que una

fantasiacutea ilusoria

Campo electromagneacutetico

Como se explicoacute en la seccioacuten anterior los campos magneacuteticos varia-

bles en el tiempo engendran campos eleacutectricos (y viceversa) de manera

que no es posible analizar los efectos magneacuteticos sin tomar en cuenta

los efectos eleacutectricos Ambos efectos estaraacuten siempre presentes en con-

junto en forma de radiacioacuten electromagneacutetica que se propaga en todas

direcciones a la velocidad de la luz

160

Descartando los rayos X analizados en el capiacutetulo 5 resulta uacutetil es-

tablecer una divisioacuten adicional entre los dos tipos de radiaciones maacutes

utilizadas en diversas terapias las microondas u ondas de radio de alta

frecuencia y los campos alternos de baja frecuencia

Microonda (300 MHz-3 GHz) El principal efecto de las microondas en los tejidos bioloacutegicos es la

generacioacuten de calor La diatermia se utiliza ampliamente para tratar el

dolor y la inflamacioacuten con irradiaciones de radiofrecuencias sobre la

zona afectada para elevar la temperatura La tendencia actual para tra-

tar algunos tipos de procesos inflamatorios es contraria se reduce la

temperatura con el objetivo de ralentizar o retardar las reacciones dantildei-

nas que tienen lugar en el proceso

Como la componente eleacutectrica de la radiacioacuten actuacutea directamente

sobre las cargas eleacutectricas puede inducir pequentildeas corrientes eleacutectricas

en los tejidos que generaraacuten calor por efecto Joule Tambieacuten habraacute otro

tipo de interaccioacuten la dieleacutectrica al inducir dipolos en las moleacuteculas no

polares o ejerciendo torques sobre las moleacuteculas polares Este meca-

nismo tambieacuten puede elevar la temperatura de los tejidos al incrementar

la agitacioacuten al nivel microscoacutepico pues la temperatura es justamente la

medida macroscoacutepica de esa agitacioacuten El proceso es enteramente simi-

lar al que tiene lugar en un horno de microondas

La induccioacuten generada por los campos eleacutectricos y el correspon-

diente calor disipado aumenta con la intensidad del campo aplicado y

con la rapidez de su variacioacuten en el tiempo Existe un rango bastante

amplio de frecuencias que producen estos efectos La frecuencia utili-

zada en la mayoriacutea de los equipos comerciales de microondas es de

unos 2 450 MHz regulada por convenios internacionales

Radiacioacuten de baja frecuencia

En la literatura meacutedica se denominan campos de baja frecuencia a los

de valor entre 20 y 100 Hz la frecuencia de la red comercial es 50 Hz

en Europa y 60 Hz en Ameacuterica Tambieacuten es usual encontrar campos

pulsantes que poseen una frecuencia algo mayor pero que no se apli-

can de forma continua sino por impulsos de corta duracioacuten Con ese

161

procedimiento se persigue el objetivo de dar tiempo a dispersar lo maacutes

posible el calor potencial generado por la radiacioacuten -si lo hubiere- ya

que en este caso no es el calor lo que interesa

Existe amplia evidencia de que la actividad eleacutectrica estaacute presente en

el cuerpo humano en todo momento Es posible medir los potenciales

causados por las corrientes en el corazoacuten (electrocardiograma) o en el

cerebro (electroencefalograma) Un hueso sometido a un esfuerzo me-

caacutenico tambieacuten puede generar diferencias de potencial (efecto piezo-

eleacutectrico) De manera que resulta muy racional suponer que la aplica-

cioacuten de una corriente eleacutectrica adecuada de baja intensidad podraacute afec-

tar los tejidos de alguna manera Esa corriente se puede aplicar direc-

tamente a traveacutes de contactos en la piel o indirectamente mediante un

campo electromagneacutetico de baja frecuencia que genera campos eleacutectri-

cos y corrientes en el interior del cuerpo La palabra lsquoadecuadarsquo es im-

portante los tejidos responden de muy diversa forma a diferentes sentildea-

les eleacutectricas en dependencia tanto del tejido particular considerado

como de la sentildeal aplicada Por tanto es imposible conocer de ante-

mano sin llevar a cabo ensayos cliacutenicos detallados si tal estiacutemulo seraacute

realmente beneacutefico o por el contrario dantildeino para el paciente Muchos

promotores de estos procedimientos simplemente no toman en cuenta

esta realidad

Breve historia de la terapia electromagneacutetica Las terapias electromagneacuteticas surgieron casi conjuntamente con el

inicio de las primeras redes eleacutectricas comerciales La figura 73 mues-

tra una paciente durante una aplicacioacuten del Theronoid producido en

Estados Unidos a partir de 1928 Consistiacutea en un enrollado toroidal de

alambre conductor de unos 50 cm de diaacutemetro con una caja adosada y

dos controles uno de apagadoencendido y otro de altabaja para regu-

lar la intensidad Disentildeado para aplicaciones caseras el paciente lo

conectaba a la corriente de su vivienda para autoaplicarse tratamientos

diarios de 3 a 5 minutos de duracioacuten Este no fue el primer dispositivo

con estas caracteriacutesticas pues con anterioridad se habiacutean patentado

otros similares para ser usados tanto en personas como animales hasta

en caballos La figura 74 se muestra una patente donde la bobina se

colocaba alrededor de todo el caballo parado en sus 4 patas

162

Figura 73 El Theronoid (Tomado de

httpwwwamericanartifactscomsmmaindexhtm)

Figura 74 Equipos para tratamientos electromagneacuteti-

cos Principios del siglo XX (Tomado de httpwww

americanartifactscomsmmaindexhtm)

Como casi siempre ocurre con estas terapias maravillosas los auto-

res afirmaban que el Theronoid podiacutea curar casi cualquier dolencia

desde el estrentildeimiento hasta la paraacutelisis En 1933 la Comisioacuten Federal

de Comercio de Estados Unidos prohibioacute la publicidad del Theronoid

como dispositivo terapeacuteutico por no encontrar que proporcionara bene-

ficio alguno a las personas (accesible en httpwwwamericanartifacts

comsmmaindexhtm)

En el presente existe una gran cantidad de literatura sobre el tema

Por ejemplo una revisioacuten del antildeo 2008 publicado por RHW Funk y

colaboradores del Instituto de Anatomiacutea de Dresden incluye alrededor

de 400 artiacuteculos dedicados al estudio de los efectos bioloacutegicos de la

radiacioacuten sobre ceacutelulas y tejidos El resumen no incluye otros muchos y

muy variados artiacuteculos que reportan los efectos de la radiacioacuten al apli-

carse directamente a las personas (a pesar de que quienes los aplican no

saben con certeza si los tratamientos seraacuten dantildeinos en alguacuten sentido o

no)

En las personas la radiacioacuten de baja frecuencia se ha aplicado al es-

tudio de los efectos en el aparato muacutesculo-esqueleacutetico en traumatolo-

giacutea reumatologiacutea y en enfermedades del aparato vascular La terapia

maacutes estudiada es la que se aplica a las fracturas oacuteseas tanto en personas 163

como animales Si bien el mecanismo no estaacute totalmente esclarecido

diversos autores reportan que la radiacioacuten estimula los procesos asocia-

dos a la formacioacuten del hueso y a la asimilacioacuten de implantes Se em-

plean frecuencias entre 20 y 100 Hz con intensidades del campo aplica-

do muy pequentildeas entre 05 y 8 mT y duracioacuten de hasta 30 minutos El

tratamiento puede prolongarse por diacuteas o meses aunque hay investiga-

dores que alegan que la regeneracioacuten del hueso pudiera ocurrir de ma-

nera indeseable Otros consideran que los beneficios no justifican su

relativamente alto uso cliacutenico en algunos lugares

En 1985 Watkins y otros reportaron que la aplicacioacuten a equinos de

campos electromagneacuteticos en defectos creados previamente mediante

cirugiacutea en la superficie del tendoacuten digital flexor causoacute un incremento

en la concentracioacuten de vasos sanguiacuteneos Pero la maduracioacuten del tejido

de reparacioacuten y la transformacioacuten del tipo de colaacutegeno (componentes

esenciales del proceso de recuperacioacuten del tendoacuten) fueron en realidad

retrasadas por el tratamiento

Un artiacuteculo muy documentado de EYS Chao y N Inoue basado

en ensayos con animales y publicado en 2003 titulado ldquoEstimulacioacuten

biofiacutesica de la reparacioacuten de huesos fracturados regeneracioacuten y remo-

delacioacutenrdquo concluye que ldquohellipsin conocer con precisioacuten el mecanismo

celular asociado a la respuesta de los tejidos a estas intervenciones

resultariacutea difiacutecil e inefectivo implementar una terapia apropiada acorde

a la prescripcioacuten cliacutenica precisardquo Maacutes adelante sentildeala ldquose requiere un

esfuerzo en este sentido para lograr la suficiencia en la aplicacioacuten cliacuteni-

cardquo

Al final de la publicacioacuten en un intercambio con los aacuterbitros los

propios autores advierten ldquohelliputilizar esta tecnologiacutea de forma indis-

criminada (sin prescripcioacuten y supervisioacuten apropiada) puede causar efec-

tos secundarios indeseados e incluso dantildeinosrdquo Un meta-anaacutelisis esta-

diacutestico posterior publicado en 2008 por Mollon et al reporta que en

ese momento auacuten existiacutea mucha incertidumbre acerca de la efectividad

de la estimulacioacuten electromagneacutetica cuando se aplica a las fracturas

Pero la radiacioacuten electromagneacutetica de baja frecuencia no solo se

aplica en los huesos Adicionalmente ha sido evaluada por diferentes

investigadores para el tratamiento de tejidos blandos tambieacuten en la

cabeza para supuestamente calmar los dolores o la ansiedad y en otras

partes del cuerpo con diversos fines Se fabrican equipos comerciales

en los que se puede introducir el torso completo de una persona (Figura

75)

Figura 75 Terapia con campos electromagneacuteticos de muy baja

frecuencia

En ciertos casos algunas investigaciones proporcionan evidencia de

que esta terapia pudiera ser de valor como en el caso de lesiones croacuteni-

cas y la regeneracioacuten neuronal Sin embargo otros no han podido en-

contrar ninguacuten efecto en la curacioacuten de los tejidos y es bastante usual

encontrar reportes contradictorios Quienes critican estas teacutecnicas ale-

gan que muchos de los experimentos que aparecen en la literatura han

sido mal disentildeados o no ha habido comparacioacuten con grupos de control

para confirmar los resultados Otros apuntan que los campos eleacutectricos

inducidos a tan bajas frecuencias son mucho menores a los que por

naturaleza existen en las membranas bioloacutegicas por lo que resulta muy

cuestionable la efectividad del tratamiento

A partir de los estudios realizados en ceacutelulas se ha estimado que la

intensidad de un campo magneacutetico de frecuencia industrial (50-60 Hz)

debe ser superior a 05 mT para inducir corrientes eleacutectricas de una

magnitud similar a las que se presentan de forma natural en el cuerpo

humano

En general aunque usualmente se reconoce la eficacia de algunos de

estos tratamientos tambieacuten existe el sentimiento bastante generalizado

entre la comunidad cientiacutefica de que auacuten queda mucho por estudiar para

lograr optimizar paraacutemetros tales como las caracteriacutesticas de la sentildeal

aplicada -intensidad frecuencia forma de la onda- el tiempo de aplica-

cioacuten y la duracioacuten del tratamiento A la par se necesitan estudios deta-

llados que permitan descartar la aparicioacuten de dantildeos colaterales

Reportes negativos

La radiacioacuten a baja frecuencia y baja intensidad no parece tener efectos

perjudiciales inmediatos pero siacute a largo plazo Un reporte bastante 165

completo de la Universidad de Washington en 2004 firmado por H Lai

y NP Singh indica que ldquohellip ratas expuestas a campos sinusoidales de

60 Hz por dos horas a intensidades de 01-05 mT mostraron incre-

mento de la rotura de cadenas simples y dobles de ADN en las ceacutelulas

del cerebrordquo y un artiacuteculo review de 2014 realizado por el Bioinitiative

Working Group de la Universidad de Washington reporta afectaciones

geneacuteticas en ceacutelulas expuestas a radiaciones de muy baja frecuencia en

el 83 de los casos

Estos resultados debieran indicarle a los terapeutas magneacuteticos con-

temporaacuteneos no aplicar a los sujetos campos de baja frecuencia de for-

ma recurrente al menos hasta tener mayor informacioacuten sobre el tema

Por una parte no hay beneficios demostrados mediante ensayos cliacutenicos

rigurosos y por la otra existe la posibilidad concreta de efectos perju-

diciales a largo plazo Aplicar estas radiaciones en la regioacuten abdominal

podriacutea acarrear afectaciones en el ADN de oacutevulos y espermatozoides

Como son entidades unicelulares se incrementariacutea asiacute la probabilidad

de que el paciente llegue a procrear fetos viables pero con alguna ano-

maliacutea geneacutetica que no seraacute detectada hasta mucho despueacutes

Otros lsquotratamientosrsquo son estafas bien organizadas En febrero de

2007 en una accioacuten combinada con Meacutexico y Canadaacute la Comisioacuten

Federal de Comercio de EEUU (Federal Trade Commision FTC)

presentoacute una demanda contra la empresa canadiense lsquoZoetron therapyrsquo

alegando la inefectividad de su terapia electromagneacutetica contra el caacuten-

cer La misma se basaba en la aplicacioacuten de campos magneacuteticos pulsan-

tes para eliminar las ceacutelulas cancerosas La Zoetron cobraba de 15 000

a 20 000 USD a los pacientes norteamericanos que despueacutes debiacutean

trasladarse por su cuenta a Meacutexico Durante la accioacuten combinada las

autoridades mexicanas clausuraron la cliacutenica en Tijuana donde se efec-

tuaban los tratamientos Finalmente la Zoetron llegoacute a un acuerdo con

la FTC en el que la empresa se comprometiacutea a no intentar nuevamente

un lsquonegociorsquo anaacutelogo a cuenta de la suspensioacuten de una multa de 7 650

000 USD basada esencialmente en su imposibilidad de cubrirla

En septiembre de 2013 la Food and Drug Administration (FDA) de

ese mismo paiacutes envioacute una carta de advertencia de delito a la empresa

israelita Curatronic Ltd por comercializar en los EEUU equipos gene-

radores de radiacioacuten electromagneacutetica capaces seguacuten sus promotores

de lsquoreeducarrsquo los muacutesculos para prevenir infartos incrementar la

166

circulacioacuten y retardar o prevenir la atrofia (Documento accesible en

httpwwwfdagovicecienforcementactionswarningletters2013ucm

335343htm)

Estos ejemplos indican que como regla cualquier supuesto tratamiento

electromagneacutetico se debe verificar a partir de la literatura cientiacutefica y

no soacutelo por lo que promueven los sitios comerciales

No obstante no todos los tratamientos propuestos en la literatura

son espurios Los hay efectivos o al menos reconocidos como tales

pero muy contados Un ejemplo es el siguiente la FDA aproboacute en

enero de 2013 un tratamiento dirigido a adultos con desordenes depre-

sivos que no alcanzan una mejoriacutea significativa con tratamientos con-

vencionales anti-depresivos La terapia emplea radiaciones electromag-

neacuteticas de baja frecuencia (1-10 kHz) (Documento accesible en

httpwwwaccessdatafdagovcdrh_docspdf12k122288pdf)

Nanomagnetismo y medicina

A principios de este siglo comenzaron a aparecer con cierta frecuencia

en las revistas cientiacuteficas especializadas artiacuteculos que relacionan la

nanotecnologiacutea con el magnetismo y la medicina A partir de ese mo-

mento la cantidad de artiacuteculos se ha ido incrementando en forma soste-

nida Una revisioacuten publicada en 2009 por Pankhust lista maacutes de 110

artiacuteculos que se pueden agrupar en diversas vertientes seguacuten el tema

especiacutefico a que estaacuten dedicados Ademaacutes de las nanopartiacuteculas mag-

neacuteticas que se emplean para realzar el contraste de las imaacutegenes de

resonancia magneacutetica se destacan las siguientes aplicaciones del

nanomagnetismo

1 Separacioacuten magneacutetica de ceacutelulas u otras entidades bioloacutegicas

2 Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

3 Meacutetodos de radiofrecuencia para desintegrar tumores por hiper-

termia

Separacioacuten magneacutetica Esta teacutecnica emplea nanopartiacuteculas compatibles con la entidad bioloacutegi-

ca deseada para lsquomarcarlasrsquo con alguna sustancia magneacutetica Tras ser

marcadas se separan de las restantes mediante alguacuten dispositivo de se-

paracioacuten magneacutetica Tal dispositivo puede ser algo tan sencillo como

un tubo de ensayo al cual se aplica un imaacuten permanente para causar la

segregacioacuten de las partiacuteculas magneacuteticas fuera del fluido portador Una

vez segregadas es faacutecil eliminar el resto del liacutequido Desde luego exis-

ten meacutetodos mucho maacutes raacutepidos y sofisticados

Suministro de faacutermacos genes o radionucleidos

La desventaja principal de la mayoriacutea de las quimioterapias es que no

son especiacuteficas El faacutermaco se aplica por viacutea intravenosa y se dispersa

en todo el organismo atacando tanto al tumor como a las ceacutelulas sanas

causando efectos secundarios indeseables Si los faacutermacos pudieran

colocarse en el lugar especiacutefico donde se necesitan se podriacutean utilizar

con mayor efectividad y con menos peligro de dantildear las ceacutelulas sanas

Asiacute seriacutea posible reducir tanto los efectos secundarios como la cantidad

empleada de medicamento

El procedimiento magneacutetico propuesto desde finales de los antildeos 70

para tratar tumores cancerosos consiste en unir alguacuten producto toacutexico

para las ceacutelulas (citotoacutexico) con una nanopartiacutecula magneacutetica biocom-

patible La partiacutecula resultante se mezcla con un liacutequido portador ade-

cuado que puede ser agua o alguacuten solvente orgaacutenico para formar un

ferrofluido con las partiacuteculas complejas en suspensioacuten en el liacutequido

Usualmente se antildeade alguacuten estabilizador como el aacutecido oleico o el aacuteci-

do ciacutetrico para prevenir la aglomeracioacuten de las partiacuteculas

El tratamiento consiste en inyectar el fluido en el sistema circulato-

rio a la vez que se aplica un campo magneacutetico externo en la regioacuten del

cuerpo donde se desea concentrar el citotoacutexico La intensidad del cam-

po debe variar fuertemente con la distancia pues la fuerza magneacutetica

actuando sobre las partiacuteculas no es proporcional a la intensidad del

campo externo sino a su gradiente es decir a cuaacuten raacutepido variacutea esa

intensidad con la distancia Una vez que el complejo citotoacutexico-

nanopartiacutecula se concentra en el tumor el primero se libera mediante

cambios en la actividad enzimaacutetica en la acidez (pH) o en la temperatu-

ra

Existen muchos factores que influyen en el resultado final del pro-

cedimiento entre ellos el flujo sanguiacuteneo la concentracioacuten del ferro-

fluido el grosor de los tejidos la distancia hasta el origen del campo

168

magneacutetico la reversibilidad del enlace citotoacutexico-nanopartiacutecula y el

volumen del tumor

Desintegracioacuten de tumores por calentamiento local (hipertermia)

Los primeros intentos datan de 1957 cuando Gilchrist y colaboradores

impregnaron tejidos con partiacuteculas de maghemita (γ-Fe2O3) de tamantildeo

entre 20 y 100 nm para luego exponerlos a radiaciones electromagneacuteti-

cas de frecuencia 12 MHz El procedimiento actual no ha variado mu-

cho Las partiacuteculas se conducen hasta el tumor de manera similar al

meacutetodo descrito anteriormente y se aplica radiacioacuten electromagneacutetica

externa de frecuencia adecuada para lograr el calentamiento de las par-

tiacuteculas y el incremento de la temperatura del tumor Si la temperatura

se logra mantener frac12 hora o maacutes por encima del umbral terapeacuteutico de

los 42 ordmC el tumor seraacute destruido

En la praacutectica este meacutetodo ha estado muy restringido porque resul-

ta difiacutecil no dantildear los tejidos sanos adyacentes durante el calentamiento

No obstante en 2007 se reportaron los primeros estudios cliacutenicos en

humanos en el hospital La Chariteacute de Berliacuten realizados en un grupo de

14 pacientes con caacutencer en el cerebro Las nanopartiacuteculas se inyectaron

directamente en el tumor y la radiacioacuten aplicada fue de 100 kHz (J

Neuro-Oncol 2007 81 53-60) El proceso se controloacute de manera con-

tinua mediante imaacutegenes por resonancia magneacutetica En junio de 2010

la compantildeiacutea alemana Mag Force Nanotechnologies AG recibioacute la apro-

bacioacuten para comercializar su terapia Nano Caacutencer que combina el uso

de nanopartiacuteculas de oacutexido de hierro con la aplicacioacuten de radiacioacuten de

alta frecuencia en pacientes con glioblastoma multiforme (GBM) el

tumor cerebral maacutes comuacuten y maligno que se conoce Los fabricantes

afirman que su teacutecnica afecta solamente al tumor y que los tejidos sanos

adyacentes no se afectan (httpwwwmagforcedeenglishproducts

nano-cancer-therapyhtml)

iquestTratamiento magneacutetico contra el dolor Tanto los campos electromagneacuteticos como los magnetostaacuteticos son

propuestos actualmente por muchos comerciantes como uacutetiles para

aliviar el dolor En particular la idea de que sea posible reducir el dolor

con solo aplicar sobre la parte afectada un imaacuten permanente sin utilizar

aparatos complejos ni ingerir medicamentos resulta muy seductora De

ser cierta resultariacutea ideal tendriacuteamos un meacutetodo que praacutecticamente no

causa molestias no produce efectos colaterales y no cuesta dinero si se

exceptuacutea la inversioacuten inicial (un imaacuten se puede adquirir incluso de la

bocina de un equipo de radio desechado de un disco duro dantildeado o de

la puerta de un refrigerador inservible) Por si esto fuera poco el trata-

miento mediante un agente intangible e invisible como el campo mag-

neacutetico posee un aura de misterio que para muchas personas presenta un

atractivo adicional

Sin embargo no se tiene idea del posible mecanismo mediante el

cual el campo magneacutetico ya bien sea estaacutetico o variable en el tiempo

pudiera producir estos efectos Si verdaderamente el campo magneacutetico

estaacutetico fuera efectivo para aliviar el dolor no se podriacutea considerar que

el efecto esteacute asociado a una disminucioacuten de la conductividad eleacutectrica

de los nervios Hay caacutelculos que demuestran que para disminuir la con-

ductividad nerviosa en 10 se necesitan campos miles de veces maacutes

intensos que los que proporciona el imaacuten permanente maacutes potente

A veces se afirma que la aplicacioacuten de imanes es efectiva para ali-

viar siacutentomas como dolores musculares en el cuello y los hombros

aunque otros les atribuyen maacutes bien un efecto psicoloacutegico que de otro

tipo sobre el paciente En el caso que la aplicacioacuten va acompantildeada de

masajes no se han encontrado diferencias decisivas entre el empleo del

masaje y el campo magneacutetico aplicado o sin eacutel Otros estudios han dado

por resultado que la aplicacioacuten de collares o almohadillas magneacuteticas

no tiene efecto alguno sobre estos dolores Algo similar ocurre con las

supuestas aplicaciones en veterinaria No se encuentran estudios debi-

damente comprobados que demuestren que la terapia magnetostaacutetica

sea uacutetil en el tratamiento de dolencias animales Una revisioacuten de revis-

tas meacutedicas y veterinarias de 1998 con 65 referencias no logroacute encon-

trar ninguna evidencia definitiva a favor de los campos magneacuteticos

estaacuteticos (Ramey DW 1998)

En cuanto a los campos electromagneacuteticos algunos estudios realiza-

dos sobre el efecto de los campos de baja frecuencia y baja intensidad

para aliviar el dolor han proporcionado resultados aparentemente satis-

factorios (por ejemplo ver Annals of Surgery March 2012 - Volume

255 - Issue 3 - p 457ndash467) Otras referencias indican que esta terapia

pudiera resultar uacutetil para aliviar el dolor en el tratamiento de la osteoar-

tritis de la rodilla y la cervical en dolores persistentes en el cuello y en

170

el tratamiento de mujeres con dolores croacutenicos en la pelvis Sin embar-

go en otros casos como el de la artritis en el hombro no se han obser-

vado mejoriacuteas Los tratamientos en animales parecen ser menos efecti-

vos que en las personas aunque no nulos

Una posible explicacioacuten (no demostrada) para este comportamiento

seriacutea considerar que el tratamiento electromagneacutetico es capaz de afectar

la produccioacuten de sustancias quiacutemicas endoacutegenas ie generadas por el

organismo capaces de regular la transmisioacuten del dolor A mediados de

la deacutecada de 1970 se demostroacute que muchas fibras que inhiben la trans-

misioacuten del dolor en la meacutedula espinal liberan un neurotransmisor de-

nominado encefalina y que algunas aacutereas del cerebro que procesan los

mensajes de dolor producen otras sustancias quiacutemicas inhibidoras lla-

madas endorfinas

Las investigaciones que se llevan a cabo en la actualidad en otros

campos sobre los mecanismos del dolor involucran gran cantidad de

ensayos cliacutenicos y miles de pacientes Por ejemplo se ha sugerido

cierta relacioacuten entre la acupuntura y la liberacioacuten de endorfinas en el

organismo y algunos neurofisioacutelogos opinan que las agujas podriacutean

desencadenar la liberacioacuten de estas sustancias -lo que tampoco ha sido

demostrado- Un meta-anaacutelisis estadiacutestico que resume los resultados

de muchos ensayos cliacutenicos previos titulado ldquoAcupuncture Treatment

for Pain Systematic Review of Randomised Clinical Trials with Acu-

puncture Placebo Acupuncture and No Acupuncture Groupsrdquo publi-

cado en el British Medical Journal (BMJ 2009 338 a3115) arrojoacute las

siguientes conclusiones en una poblacioacuten total de 3 025 sujetos al com-

parar los resultados de la acupuntura contra un placebo ldquohellipse encontroacute

un pequentildeo efecto analgeacutesico que aparentemente posee poca relevancia

cliacutenica y no puede ser claramente separado de la predisposicioacuten de los

practicantesrdquo -el meacutetodo doble ciego no se aplicoacute en ninguacuten caso- ldquoNo

estaacute claro si las agujas en los puntos de acupuntura o en cualquier sitio

reducen el dolor de manera independiente del impacto psicoloacutegico del

ritual del tratamientordquo

No fue posible encontrar estudios similares al anterior empleando

campos electromagneacuteticos en vez de agujas Por otra parte como se

dijo antes muchos ensayos cliacutenicos no toman en cuenta la remisioacuten

espontaacutenea de los siacutentomas que tiene lugar en muchas dolencias tam-

poco consideran el efecto placebo Este uacuteltimo consiste en que no po-

cas personas alegan sentir mejoriacutea cuando se someten a alguacuten proce-

dimiento ineficaz o se les suministra alguna sustancia inerte -el place-

bo- bajo la falsa pretensioacuten de ser un medicamento que aliviaraacute su do-

lencia (ver capiacutetulo 8)

iquestSon dantildeinos los campos magneacuteticos

Fuentes natural y artificial Vivimos sumergidos en un mar de ondas electromagneacuteticas de baja

intensidad que barren un amplio espectro de frecuencias Ondas de la

frecuencia de la red comercial de radio televisioacuten y microondas

atraviesan nuestros cuerpos continuamente todos los diacuteas y cada

segundo de cada diacutea mientras comemos dormimos nos bantildeamos o

nos sentamos frente al televisor Estas ondas son generadas por las

redes o tendidos eleacutectricos los radares las redes de comunicacioacuten de

todo tipo y algunos equipos industriales o del hogar como los televi-

sores los hornos de microondas las cocinas de induccioacuten y los teleacute-

fonos celulares Pero hay una gran diferencia entre los efectos causa-

dos por la radiacioacuten de alta intensidad y la de baja intensidad A partir

de cierta intensidad la radiacioacuten puede llegar a ser muy dantildeina por

debajo de cierto valor resulta totalmente inocua De aquiacute que cuando

se habla de los efectos de la radiacioacuten electromagneacutetica resulta indis-

pensable establecer con suma precisioacuten los liacutemites de intensidad y el

intervalo de frecuencias de que se habla

La radiacioacuten proveniente de fuentes naturales es de muy baja in-

tensidad mucho menor que la generada por las fuentes creadas por el

hombre En la superficie terrestre en el intervalo de 1 MHz a 10

GHz su intensidad es menor de 000001 wattm2 La proveniente de

fuentes artificiales se puede originar tanto en la comunidad como en

las viviendas o los puestos de trabajo

En la comunidad

La mayor parte de esta radiacioacuten se origina en las antenas emisoras de

radio TV y otros equipos de telecomunicaciones Su valor es en

promedio inferior a la que proviene de los aparatos de radio o televi-

sioacuten en el hogar Seguacuten estudios realizados los niveles promedio de

radiacioacuten en las grandes ciudades se situacutea en torno a los 000005

wm2 y solo 1 de la poblacioacuten se halla expuesto a intensidades 172

superiores a 01 wm2 Obviamente en las locaciones ubicadas en las

inmediaciones de transmisores de gran potencia o sistemas de radar

se pueden registrar niveles maacutes elevados

En las viviendas

Aquiacute las fuentes de radiacioacuten incluyen los hornos de microondas las

cocinas de induccioacuten los teleacutefonos moacuteviles y celulares los dispositi-

vos de alarma antirrobo y los televisores Los hornos de microondas

que en principio podriacutean originar niveles de radiofrecuencias muy

elevados estaacuten sujetos a normas estrictas que limitan las fugas de

radiacioacuten No ocurre asiacute con las cocinas de induccioacuten para las que no

existen normas internacionales a pesar de son capaces de dispersar

niveles importantes de radiacioacuten en todas direcciones Con la excep-

cioacuten de las cocinas de induccioacuten el nivel baacutesico de radiacioacuten de los

aparatos electrodomeacutesticos es bajo en general de unas cuantas dece-

nas de microwatt por metro cuadrado (μwm2)

Puesto de trabajo

Existen procesos industriales que utilizan radiacioacuten electromagneacutetica

de gran intensidad como por ejemplo los calentadores dieleacutectricos

empleados para laminacioacuten de maderas y sellado de plaacutesticos los

calentadores por corrientes de induccioacuten los hornos de microondas

para uso industrial los equipos de diatermia para tratar el dolor y los

aparatos de electrocirugiacutea para cortar y soldar tejidos Siempre existe

la posibilidad de que el personal que trabaja con esos sistemas sufra

una exposicioacuten excesiva especialmente en las actividades relaciona-

das con el calentamiento o sellado industrial mediante radiofrecuen-

cias o con el manejo de unidades de diatermia La intensidad de la

radiacioacuten en las proximidades del equipo utilizado puede ser superior

a varias decenas de wattm2

Efecto bioloacutegico

A diferencia de la radiacioacuten UV que causa la fotodegradacioacuten de la

piel o los rayos X y gamma capaces de ionizar aacutetomos y moleacuteculas

las microondas no causan ionizacioacuten Es por eso que durante mucho

tiempo ha existido la creencia de que solo son perjudiciales en inten-

sidades muy elevadas produciendo quemaduras cataratas o esterili-

dad temporal Sin embargo con la proliferacioacuten de dispositivos que al

funcionar generan este tipo de radiacioacuten cada diacutea hay maacutes personas

preocupadas por estudiar de manera rigurosa las posibles consecuen-

cias de una exposicioacuten prolongada a baja intensidad

Se produce un efecto bioloacutegico cuando la exposicioacuten a la radia-

cioacuten origina alguacuten cambio fisioloacutegico perceptible o detectable en

animales o vegetales El efecto puede ser perjudicial para la salud o

no Seraacute perjudicial cuando sobrepase la capacidad normal de com-

pensacioacuten del organismo y deacute origen a alguacuten proceso patoloacutegico

Aunque ocurra alguacuten efecto bioloacutegico este puede ser inocuo e inclu-

so beneacutefico Asiacute como se comentoacute anteriormente la produccioacuten de

vitamina D por el organismo en respuesta a la radiacioacuten solar en la

piel es provechosa Tambieacuten lo es el incremento del riego sanguiacuteneo

cutaacuteneo en respuesta a un ligero calentamiento producido por la luz

solar directa que proporciona una sensacioacuten caacutelida en un diacutea friacuteo Sin

embargo otros efectos como las quemaduras solares o la fotodegra-

dacioacuten y el caacutencer de piel resultan perjudiciales

Investigacioacuten cliacutenica

Se han realizado un gran nuacutemero de estudios acerca de la exposicioacuten de

las personas a la radiacioacuten electromagneacutetica Tratan principalmente

sobre la incidencia en el caacutencer de nintildeos y adultos ya que en ocasiones

algunos investigadores han encontrado correlaciones que sugieren un

incremento del riesgo de contraer leucemia en trabajadores expuestos a

niveles altos Sin embargo no se ha encontrado esta correlacioacuten en

estudios posteriores aunque los trabajadores hayan sido expuestos a

muy altos niveles de radiacioacuten y existen dudas de si los resultados an-

teriores se debiacutean efectivamente a los campos electromagneacuteticos o a

alguacuten otro agente como por ejemplo a la presencia de agentes quiacutemi-

cos tambieacuten relacionados con el trabajo de los obreros

Tampoco se han encontrado evidencias decisivas en investigaciones

epidemioloacutegicas realizadas en sectores residenciales para detectar la

posible influencia de los campos electromagneacuteticos en la incidencia de

caacutencer en los nintildeos Estas investigaciones son muy complejas Deben

tomar en cuenta paraacutemetros como la distancia de la vivienda hasta las

liacuteneas de alta tensioacuten y la presencia de otros emisores en las cercaniacuteas

incluyendo los equipos electrodomeacutesticos

La consecuencia maacutes importante de la exposicioacuten a la radiacioacuten

con frecuencias superiores a 1 MHz y menores de 10 GHz es el ca-

lentamiento que causa en los tejidos al desplazar iones y moleacuteculas a

traveacutes del medio que los rodea Incluso a niveles muy bajos de inten-

sidad la energiacutea de las radiofrecuencias produce pequentildeas cantidades

de calor que son absorbidas por los procesos termorreguladores nor-

males del organismo sin que el individuo lo perciba Si la fuente de

radiacioacuten es intensa y amplia puede hacer que aumente la temperatu-

ra del cuerpo el flujo sanguiacuteneo y la sudoracioacuten

Resultados experimentales muestran que la exposicioacuten a la radia-

cioacuten de intensidad que no llega a producir calentamiento puede alterar

la actividad eleacutectrica del cerebro en gatos y conejos al modificar la

movilidad de los iones Este efecto se ha verificado en tejidos y ceacutelu-

las aisladas Otros estudios sugieren que la accioacuten de la radiacioacuten

cambia el ritmo de proliferacioacuten de las ceacutelulas altera la actividad de

ciertas enzimas o afecta al ADN celular Sin embargo esos efectos no

estaacuten totalmente demostrados ni sus consecuencias para la salud

humana se conocen lo suficiente como para restringir por ese motivo

los liacutemites permisibles de exposicioacuten por debajo de los ya existentes

Un artiacuteculo resumen de la literatura publicado por DA McNamee y

colaboradores sobre los efectos cardiovasculares de los campos elec-

tromagneacuteticos de baja frecuencia en el International Archives of Occu-

pational and Environmental Health en 2009 concluye lo siguiente ldquoLos

efectos de la exposicioacuten a los campos electromagneacuteticos de frecuencia

extremadamente baja sobre los paraacutemetros cardiovasculareshellip estaacuten

indeterminadosrdquo

Estudios epidemioloacutegicos han analizado los valores de la radiacioacuten

en los lugares de trabajo y su efecto sobre las variaciones en la frecuen-

cia cardiacuteaca para tratar de predecir ciertas patologiacuteas cardiovasculares

Otros estudios de laboratorio se han enfocado en indicadores macrocir-

culatorios como la frecuencia del pulso variabilidad y presioacuten sanguiacute-

nea Sin embargo los intentos de reproducir los resultados de estos

estudios no han sido exitosos el disentildeo de los experimentos la pequentildea

cantidad de sujetos y las variables confusas han obstaculizado el pro-

greso hasta el momento

179

Teleacutefono celular y caacutencer

En 2009 el Instituto del Caacutencer de la Universidad de Pittsburg emitioacute

un comunicado alertando sobre los teleacutefonos celulares y su posible

relacioacuten con el caacutencer del cerebro Entre las 10 medidas propuestas la

principal aconseja evitar al maacuteximo su uso por los nintildeos quienes se

consideran especialmente vulnerables por poseer un cerebro en desarro-

llo auacuten no formado totalmente

Firmado por un Comiteacute Internacional de Expertos el comunicado no

afirma que existan evidencias categoacutericas de que los celulares son peli-

grosos para nintildeos o adultos sino que hay indicios que sugieren la con-

veniencia de limitar su uso hasta que se alcancen conclusiones definiti-

vas al respecto Otras recomendaciones del Comiteacute son alejar el celular

mientras se duerme (dirigido principalmente a las gestantes) no usarlo

en autobuses u otros lugares donde numerosas personas puedan ser

expuestas a las radiaciones y no entablar conversaciones prolongadas

Las recomendaciones son igualmente vaacutelidas para cualquier teleacutefono

moacutevil o inalaacutembrico Autoridades de la India Francia e Inglaterra tam-

bieacuten hicieron suyas la advertencia relativa a los nintildeos emitiendo alertas

al respecto

El tema de los celulares y el caacutencer ha sido muy debatido desde sus

mismos inicios pues aunque el celular transmite a muy baja intensidad

la cercaniacutea de la antena emisora a la cabeza hace que el usuario absorba

cantidades significativas de radiacioacuten en una regioacuten muy sensible de su

cuerpo

Ya en mayo de 1993 David Reynard de La Florida establecioacute una

demanda contra la NEC Corporation argumentando que el tumor cere-

bral de su esposa fue causado por las radiaciones de su celular El caso

fue desestimado en los tribunales por falta de evidencias En otro litigio

en el 2000 el doctor Chris Newman neuroacutelogo de Baltimore demandoacute

a varias compantildeiacuteas de teleacutefonos convencido de que su haacutebito de usar el

celular durante 9 antildeos causoacute el caacutencer en su cerebro Seguacuten los meacutedicos

de Newman el tumor se localizoacute ldquoen la posicioacuten anatoacutemica exacta don-

de la radiacioacuten del teleacutefono incidiacutea sobre su craacuteneordquo La demanda fue

finalmente rechazada por una corte de apelaciones en 2003 tambieacuten

por falta de evidencias

De las investigaciones publicadas sobre el tema la maacutes completa

aparecioacute en 2006 en el Journal of the National Cancer Institute de

Estados Unidos Se analizaron 420 000 usuarios daneses sin encontrar

un incremento del riesgo de caacutencer Miles de ellos habiacutean utilizado el

celular por maacutes de 10 antildeos Un estudio similar publicado ese antildeo en la

Universidad de Utah referido en este caso a varios miles de pacientes

con tumores en el cerebro aportoacute iguales resultados Otro estudio fran-

ceacutes de 2007 llegoacute a la misma conclusioacuten aunque en este caso se sentildealoacute

la ldquoposibilidad de un incremento de riesgo entre los usuarios maacutes adic-

tosrdquo pendiente de verificar en investigaciones posteriores Y en cuanto

a si es cierto o no que los nintildeos absorben maacutes radiacioacuten en el cerebro

que los adultos en un amplio resumen publicado en 2005 solo aparecen

3 investigaciones reportando una mayor absorcioacuten en cabezas peque-

ntildeas mientras que en otras 10 no se encontraron diferencias entre adul-

tos y nintildeos

De hecho hasta el momento el uacutenico problema de salud que puede

asociarse al uso de estos teleacutefonos es el incremento de accidentes de

traacutensito causados por la distraccioacuten de los choferes que los usan y con-

ducen a la vez No obstante hay quienes no se arriesgan y se atienen a

aquello de lsquomaacutes vale precaverrsquo Devra Lee Davis directora del Centro

de Oncologiacutea Ambiental de la Universidad de Pittsburg una de las

promotoras del alerta sobre los celulares y los nintildeos ha expresado su

punto de vista al respecto ldquoEl problema consiste en si usted desea o no

jugar a la ruleta rusa con su cerebro No seacute si los celulares son peligro-

sos Pero tampoco seacute que sean totalmente segurosrdquo

Normas de seguridad

Existen normas internacionales para garantizar que los equipos emiso-

res de radiofrecuencias no dantildeen a las personas y que su uso no interfie-

ra con el de otros equipos

La Comisioacuten Internacional de Proteccioacuten contra las Radiaciones No

Ionizantes (International Comission on Non Ionizing Radiation Protec-

tion ICNIRP) organizacioacuten no gubernamental reconocida por la Orga-

nizacioacuten Mundial de la Salud ha establecido liacutemites admisibles para la

exposicioacuten a campos de radiofrecuencias Las directrices de la ICNIRP

se prepararon sobre la base del examen colegiado de todas las publica-

ciones cientiacuteficas incluidas las relativas a los efectos teacutermicos y no

teacutermicos Las normas se cimentan en la evaluacioacuten de los efectos bioloacute-

gicos que tienen consecuencias demostradas para la salud y estaacuten suje-

tas a cambios a medida que avanza la investigacioacuten y el conocimiento

sobre estos temas Los niveles de radiacioacuten observados normalmente en

el entorno habitual se encuentran actualmente muy por debajo de los

liacutemites admisibles de radiacioacuten de la ICNIRP

Los niveles seguros de exposicioacuten a la radiacioacuten electromagneacutetica

tambieacuten se encuentran reglamentados por normas nacionales en la ma-

yoriacutea de los paiacuteses La profundidad de penetracioacuten de la radiacioacuten en el

tejido depende de la frecuencia y es mayor para las frecuencias maacutes

bajas por lo que los niveles de exposicioacuten permisibles variacutean mucho

con la frecuencia Para 50 y 60 Hz las recomendaciones a exposiciones

de corta duracioacuten variacutean entre 10-30 kVm para los campos eleacutectricos y

1-5 mT para los magneacuteticos Para exposiciones de larga duracioacuten (24

horas) los valores liacutemites permisibles son mucho menores de 5-10

kVm y 01- 05 mT (Documento NTP 234 del Instituto de Seguridad e

Higiene del Trabajo Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales Espantildea

en httpwwwmtasesinshtindexhtm)

Si la persona es sometida a valores muy intensos de radiacioacuten se

pueden producir dolores de cabeza naacuteuseas atontamiento y even-

tualmente un colapso circulatorio y la peacuterdida de la termorregulacioacuten

del cuerpo llegando a ser fatal en casos extremos

La absorcioacuten de energiacutea se determina como un coeficiente de ab-

sorcioacuten especiacutefica en una masa tisular especiacutefica se mide en watt por

kilogramo (wkg) Para que se produzcan efectos perjudiciales se

requiere un coeficiente de absorcioacuten igual o mayor a 4 wkg Esos

niveles de energiacutea se pueden encontrar a la distancia de algunas dece-

nas de metros de antenas potentes de frecuencia modulada pero que

usualmente estaacuten situadas en zonas inaccesibles en el extremo de

altas torres No obstante las personas que trabajan en los sectores de

la radiodifusioacuten transporte y comunicaciones pueden estar expuestas

a campos de intensidad elevada cuando realizan su actividad muy

cerca de antenas transmisoras y sistemas de radar

Un importante subgrupo de esos trabajadores es el personal mili-

tar En la mayoriacutea de los paiacuteses el uso para fines civiles y militares de

los campos de radiofrecuencias estaacute sujeto a normativas muy estric-

tas

Si la radiacioacuten no estaacute distribuida uniformemente en todo el cuer-

po puede ocasionar elevaciones locales de la temperatura Algunas

zonas como por ejemplo el cerebro son maacutes sensibles que otras El 178

aumento local de la temperatura en los tejidos cerebrales puede dar

origen a respuestas bioloacutegicas inapropiadas el calentamiento excesi-

vo del globo ocular puede llegar a causar la opacidad del cristalino

Cuando la frecuencia se encuentra por encima de 10 GHz la absor-

cioacuten de la radiacioacuten solo tiene lugar en la superficie de la piel y en la

coacuternea Para que la exposicioacuten a frecuencias de maacutes de 10 GHz pro-

duzca efectos perjudiciales para la salud como cataratas oculares y

quemaduras cutaacuteneas se requieren densidades de potencia superiores

a 1 000 wm2 Estas potencias no se presentan en la vida diaria y solo

tienen lugar en las inmediaciones de radares potentes Las normas

internacionales de seguridad prohiacuteben la presencia humana en esas

zonas

La radiacioacuten electromagneacutetica pulsante interacciona con los teji-

dos de forma algo diferente a la radiacioacuten continua Puede originar

sensaciones auditivas probablemente a causa de la raacutepida expansioacuten

termoelaacutestica del cerebro y a la creacioacuten de una onda de sonido den-

tro de la cabeza

La radiacioacuten de frecuencia inferior a 1 MHz induce principalmen-

te cargas y corrientes eleacutectricas que pueden estimular las ceacutelulas en

diversos tejidos nerviosos o musculares

Las corrientes eleacutectricas se encuentran presentes en el organismo

como parte normal de las reacciones quiacutemicas propias de la vida Si

los campos de radiofrecuencias inducen corrientes que excedan signi-

ficativamente ese nivel de base en el organismo es posible que se

produzcan efectos perjudiciales para la salud Se han propuesto diver-

sos mecanismos para explicar los posibles efectos de la radiacioacuten en

los tejidos pero hasta el momento esas propuestas no resisten el es-

crutinio cientiacutefico

179

CAPIacuteTULO 8

PLACEBO Y PSEUDOCIENCIA

Efecto placebo

El placebo es cualquier sustancia inerte que se utiliza en algunos ensa-

yos cliacutenicos en vez del medicamento o terapia activa Un grupo de pa-

cientes recibe la terapia y otro (grupo de control) recibe el placebo Es

un hecho ampliamente conocido que una cantidad significante de pa-

cientes del grupo de control alegaraacute sentirse mejor (efecto placebo)

Fue descubierto por el anestesioacutelogo norteamericano Henry Knowles

Beecher en 1955 quien al realizar un estudio en 1000 pacientes encon-

troacute mejoriacutea en 35 de los que recibieron el placebo El efecto contra-

rio el nocebo mucho menos estudiado que el placebo consiste en que

aunque el faacutermaco o procedimiento aplicado sea inerte o carezca de

efectividad hay casos donde se presentan consecuencias dantildeinas o des-

agradables muy reales a nivel bioquiacutemico fisioloacutegico emocional y

cognitivo

Seguacuten el Dr Morton Tavel de la Escuela de Medicina de la Univer-

sidad de Indiana en Indianaacutepolis ldquoEl efecto placebo se define como

cualquier mejora de los siacutentomas o indicios tras una intervencioacuten fiacutesi-

camente inerte Sus efectos son especialmente intensos en el alivio de

siacutentomas subjetivos tales como el dolor la fatiga y la depresioacuten Pre-

sente en un intervalo variable en todos los encuentros terapeacuteuticos se

intensifica por el contacto manual y una comunicacioacuten verbal cercana

entre quien aplica los cuidados y quien los recibe Asiacute puede usarse en

beneficio de los pacientes pero tambieacuten proporciona una viacutea ancha para

ldquosanadoresrdquo inescrupulosos de todo tipo (hellip) Mucho menos estudiado

el ldquoefecto nocebordquo define respuestas negativas a las intervenciones con

placebos Este uacuteltimo efecto puede llegar a ser muy intenso y posi-

blemente sea la causa de muchos trastornos a los que se atribuye un

origen psiacutequicordquo (The American Journal of Medicine (2014) 127 484-

488 Versioacuten en espantildeol en wwwgeocitieswsrationalisetica-

placebobueno-malo-feobueno-malo-feopdf )

Para evitar los posibles efectos de la sugestioacuten tanto del paciente

como de la persona que evaluacutea los resultados en la actualidad los ensa-

yos cliacutenicos rigurosos se realizan de forma aleatoria a la ciega o doble

ciegos La idea baacutesica es que los tratamientos son asignados al azar a

los sujetos de investigacioacuten con el fin de que los diferentes grupos sean

equivalentes desde el punto de vista estadiacutestico En un ensayo a la cie-

ga los pacientes no saben si han recibido el faacutermaco activo o el placebo

en un estudio doble ciego quienes aplican el tratamiento tampoco lo

saben En algunos casos se considera incluso el estudio triple ciego

donde ademaacutes el investigador o el estadiacutestico que analiza los datos no

sabe a cuaacutel grupo pertenece cada paciente

Resultados experimentales recientes sugieren que muchas terapias

que alegan ldquosanarrdquo o curar alguna dolencia aunque carecen de eviden-

cia cientiacutefica lo que hacen en realidad es activar en el cerebro procesos

quiacutemicos capaces de tranquilizar al paciente y sedar el dolor

De esa manera la supuesta lsquoterapiarsquo proporciona un alivio pasajero

al sujeto o quizaacutes una breve sensacioacuten de bienestar similar a la que

producen algunos faacutermacos El mecanismo no funciona de la misma

forma en todas las personas y desde luego esas terapias podraacuten aliviar

el dolor pero seraacuten incapaces de curar realmente la enfermedad Esto

uacuteltimo representa un grave riesgo para la salud del paciente cuando la

dolencia es progresiva y no es identificada a tiempo a causa de la iluso-

ria terapia

En 2005 la revista cientiacutefica The Journal of Neuroscience (vol 25

No 34) reportoacute un estudio realizado aplicando teacutecnicas de la reciente

tomografiacutea de emisioacuten de positrones (TEP) y de formacioacuten de imaacutegenes

por resonancia magneacutetica (IRM) de forma conjunta (figura 81) Se

analizoacute el cerebro de 14 hombres joacutevenes sanos a los que se les inyectoacute

en la mandiacutebula una disolucioacuten salina concentrada muy dolorosa Las

edades oscilaban entre 20 y 30 antildeos para descartar el posible efecto de

dolores croacutenicos trastornos del estado de aacutenimo o variaciones hormo-

nales que tambieacuten pueden afectar el sistema de endorfinas Estas sus-

tancias son generadas por el propio organismo en respuesta a determi-

nados estiacutemulos externos Son capaces de unirse a los denominados

receptores μ-opiaacuteceos en el cerebro ceacutelulas nerviosas especializadas en

transformar sentildeales fisicoquiacutemicas a impulsos eleacutectricos para anular la

transmisioacuten de las sentildeales de dolor La heroiacutena morfina metadona y

otros narcoacuteticos calman el dolor actuando de manera similar

Figura 81 Imaacutegenes combinadas de Resonancia Magneacutetica IRM +

Tomografiacutea de emisioacuten de positrones TEP En el idioma original DA-

Cing dorsal anterior cingulate RACing rostral anterior cingulate

MPFC medial prefrontal cortex DLPFC dorso lateral prefrontal cor-

tex Nacc nucleus accumbens Tha medial thalamus Amy right amig-

dala Ins insular cortex En el recuadro superior a la derecha se muestra

un mapa de la distribucioacuten de receptores μ-opiodes en el cerebro The

Journal of Neuroscience August 24 2005 25(34)7754 ndash7762

Durante el proceso los cerebros de los voluntarios fueron escaneados

usando la TEP que permite detectar la actividad de los μ-opioides en-

doacutegenos en el cerebro Esta teacutecnica utiliza pequentildeas dosis de carfenta-

nil un producto unido a un isoacutetopo de carbono radiactivo de corto pe-

riacuteodo de desintegracioacuten que al desintegrarse libera partiacuteculas subatoacutemi-

cas conocidas como positrones y rayos gamma Estos uacuteltimos se detec-

tan con un escaacutener y se registran digitalmente El carfentanil compite

con los μ-opioides para ocupar un lugar en los receptores de las ceacutelulas

nerviosas Mientras maacutes deacutebil sea la actividad del carfentanil y la co-

rrespondiente sentildeal positroacutenica en una regioacuten del cerebro mayor seraacute la

actividad de los μ-opiaacuteceos y viceversa lo que permite obtener la ima-

gen de lo que sucede en el cerebro

Una vez inyectada la disolucioacuten salina a los voluntarios se les su-

ministroacute cada 4 minutos una inyeccioacuten intravenosa de un supuesto cal-

mante -en realidad un placebo inerte- dicieacutendoles que podriacutea aliviarles

el dolor y se les pidioacute que cada 15 segundos calificaran la intensidad de

sus sensaciones dolorosas en una escala de 0 a 100 A continuacioacuten se

incrementoacute lentamente la concentracioacuten inyectada en la mandiacutebula con

el fin de mantener a los participantes con un mismo iacutendice de dolor

mientras el escaneo proseguiacutea

Todos los sujetos mostraron un aumento de la activacioacuten de su sis-

tema de endorfinas despueacutes de que se les administroacute el placebo La

cantidad de disolucioacuten salina adicional que se necesitoacute para mantener la

misma sensacioacuten de dolor fue en aumento indicando claramente una

reduccioacuten en la sensibilidad al dolor de la que el sujeto no teniacutea cono-

cimiento

Las imaacutegenes obtenidas por IMR del cerebro de los voluntarios se

compararon con sus sensaciones de dolor y con las imaacutegenes TEP lo-

graacutendose determinar con precisioacuten cuaacuteles fueron las regiones del cere-

bro que se activaron durante el experimento y en queacute momento lo hi-

cieron La figura 81 se compuso utilizando ambas teacutecnicas de escaneo

(IRM y TEP) la parte superior muestra la accioacuten de los μ-opioides

cuando los voluntarios experimentaban dolor mientras que en la infe-

rior aparece lo que ocurrioacute cuando pensaban que estaban recibiendo el

calmante (en realidad el placebo inerte) La actividad cerebral reflejoacute

perfectamente los cambios en la intensidad del dolor que los participan-

tes dijeron sentir

Estudios previos ya habiacutean demostrado que el cerebro reacciona li-

berando endorfinas cuando las personas reciben alguacuten tratamiento si-

mulado contra el dolor El fenoacutemeno (efecto placebo) es bien conocido

desde los antildeos 50 y es forzoso tomarlo en cuenta al realizar ensayos

183

cliacutenicos con nuevas terapias o medicamentos Sin embargo el estudio

realizado en Michigan es el primero en asociar el efecto placebo a un

mecanismo quiacutemico especiacutefico en el cerebro Y proporciona una posi-

ble explicacioacuten soacutelidamente argumentada a la pregunta de por queacute

tantas personas alegan recibir alivio de terapias y remedios que no apor-

tan alguacuten beneficio fiacutesico real ldquoHemos podido comprobar que el siste-

ma de endorfinas de los sujetos analizados se activoacute en las esferas del

cerebro relacionadas con el dolor y que ocurrioacute un aumento de la acti-

vidad cuando se les dijo que estaban recibiendo un supuesto calmante

Cuando eso ocurrioacute ellos dijeron sentir menos dolor La relacioacuten mente-

cuerpo es muy clarardquo (Zubieta et al 2005)

No todos mostraron similar sensibilidad al placebo Nueve de los

participantes fueron clasificados como de alta respuesta al placebo ya

que habiacutea maacutes de 20 de diferencia entre los resultados con y sin pla-

cebo en otras palabras el efecto placebo era fuerte Los otros cinco

fueron clasificados como de baja respuesta

Obviamente se necesitaraacuten muchos maacutes experimentos con diversas

condiciones y sujetos para tener una visioacuten completa del fenoacutemeno

Pero estos resultados indican de forma incontrovertible que la sugestioacuten

juega un papel primordial en las pseudoterapias que carecen de una

soacutelida base experimental El solo hecho de que el sujeto crea que se estaacute

aplicando una cura efectiva es suficiente para activar el mecanismo de

los μ-opioides y hacer que este se sienta mejor El experimento tambieacuten

explica por queacute estos procedimientos no funcionan de la misma manera

en todas las personas

Maacutes recientemente en octubre de 2009 la revista Science publicoacute

un reporte del departamento de Neurociencias de la Universidad Meacutedi-

ca de Hamburgo en el que describiacutea los resultados de un estudio me-

diante resonancia magneacutetica funcional de alta resolucioacuten (Figura 82)

Su objetivo era comprobar la hipoacutetesis de que las respuestas asociadas a

las estimulaciones dolorosas que afectan los niveles de oxiacutegeno en la

sangre de la meacutedula cervical humana se reducen con la aplicacioacuten de un

placebo Como resultado se encontroacute que el nivel de oxiacutegeno en la

sangre en el grupo de ensayo se redujo significativamente en compara-

cioacuten con el grupo de control Los autores consideran que este resultado

abre nuevas viacuteas para confirmar la efectividad de diferentes tratamien-

tos en diversos tipos de dolor incluyendo el croacutenico

184

Figura 82 Estudio del efecto placebo en imaacutegenes de

RMN de la espina dorsal (Science vol 326 p404 2009)

La cienciahellip y lo que no lo es

Los resultados cientiacuteficos no siempre son ciento por ciento co-

rrectos La ciencia avanza por aproximaciones a la realidad y la

gran mayoriacutea de las veces los resultados de cualquier investiga-

cioacuten son perfectibles En ocasiones ocurre que alguacuten experimen-

to realizado aparentemente con todas las exigencias del caso

proporciona resultados que no pueden ser reproducidos por otros

La mayoriacutea de las veces es porque se obvioacute algo que no se podiacutea

obviar Y en unos pocos casos se comete fraude a sabiendas No

son muchos pero los hay de todo hay en la vintildea del Sentildeor como

dice el dicho En cualquier caso el falso resultado se desecha y

el avance hacia nuevos conocimientos continuacutea sin mayores con-

tratiempos

En esta seccioacuten se analizan brevemente otros lsquoestudiosrsquo que

en realidad no corresponden a resultados cientiacuteficos No son

aproximaciones a la realidad pues se reducen a exponer afirma-

ciones ilusorias sin evidencias experimentales que las corrobo-

ren No es tarea de la ciencia demostrar que tales aseveraciones

son erroacuteneas La responsabilidad de mostrar evidencias corres-

ponde a quien propone lo novedoso no al resto del mundo como

a veces algunos ponentes piensan acerca de sus proposiciones

En la ciencia cada afirmacioacuten debe estar sustentada por la

evidencia experimental rigurosa las afirmaciones no basadas en

evidencias no pueden catalogarse como ciencia Cuando contra

viento y marea algunos tratan de dar explicacioacuten a proposiciones

no demostradas no es raro que a falta de explicacioacuten cientiacutefica

deriven hacia la preacutedica de alguacuten tipo de magia miacutestica a veces

disimulada a veces patente tratando de presentarla como cien-

cia Para ello mezclan palabras de la jerga cientiacutefica al azar sin

venir al caso inventadas a veces y sin un sentido concreto que

refleje la realidad de lo que se desea describir

Aseveraciones de este tipo son por ejemplo que las piraacutemi-

des concentran los campos magneacuteticos (aparecioacute en un perioacutedico

nacional en la paacutegina de informacioacuten meacutedica) que la cercaniacutea a

las redes eleacutectricas comerciales produce dolores de cabeza y que

si usted le coloca una antena a una piraacutemide y se mete dentro

recibiraacute una energiacutea beneficiosa del cosmos (ambas aseveracio-

nes publicadas nada menos que en revistas meacutedicas que preferi-

mos no citar)

Hay pseudociencias que se lsquomodernizanrsquo

Hoy diacutea en pleno siglo XXI es posible encontrar personas que sin ser

meacutedicos alegan haber descubierto lsquosistemas curativosrsquo y creado ins-

trumentos y softwares que permiten diagnosticar automaacuteticamente mu-

chas enfermedades pues las afirmaciones ilusorias usualmente se van

adaptando al avance de la ciencia aunque sin perder su caraacutecter fanta-

sioso

Tambieacuten se imparten cursos internacionales de unos pocos diacuteas de

duracioacuten en los que alguacuten lsquoinspiradorsquo garantiza que sin ser tener otros

conocimientos de medicina usted puede aprender a diagnosticar mu-

chas enfermedades utilizando esos instrumentos (iquestPara queacute entonces

hace falta un meacutedico o estudiar medicina varios antildeos) Estas asevera-

ciones constituyen una abierta incitacioacuten al intrusismo y a perjudicar a

los incautos mediante falsos diagnoacutesticos

A veces tanto los sistemas curativos como los instrumentos promo-

vidos no son maacutes que plagios de meacutetodos ya descalificados con anterio-

ridad Un ejemplo muy ilustrativo es el sistema de electrodiagnoacutestico de

Reinhold Voll un meacutedico alemaacuten que se dedicaba a la acupuntura en la

deacutecada de los 50 del siglo pasado En 1958 Voll combinoacute arbitraria-

mente la acupuntura con mediciones de la conductividad eleacutectrica en la

piel y supuestos lsquocanales energeacuteticosrsquo inexistentes para crear su primer

instrumento de diagnoacutestico el Dermatroacuten que se muestra en la figura

83(A) El instrumento incluiacutea una punta de prueba que se aplicaba en la

piel e indicadores de aguja -la tecnologiacutea accesible en la eacutepoca- para

medir corrientes y voltajes asociando ilusoriamente los resultados de

las mediciones en los puntos de acupuntura a diversas enfermedades

186

En la actualidad estaacute perfectamente claro que independientemente

de que no hay justificacioacuten para esos procedimientos el resultado de las

mediciones de Voll depende de factores totalmente ajenos a sus postu-

lados como por ejemplo la fuerza con que se aplica la punta de prueba

o el grado de humedad de la piel en el momento de la medicioacuten

Con posterioridad aparecieron muchos imitadores y equipos de todo

tipo En la figura 83 (B) se muestra uno de estos equipos adaptado a

las teacutecnicas modernas de medicioacuten Los antiguos indicadores de aguja

han sido sustituidos por una computadora y un software que supuesta-

mente diagnostica la enfermedad de forma automaacutetica A pesar de la

nueva indumentaria la falta de fundamento cientiacutefico es exactamente la

misma de hace casi 60 antildeos

Figura 83 Equipo de electrodiagnoacutestico de Voll (a) Mo-

delo original b) Modelo actualizado por alguno de sus

imitadores La ausencia de fundamento cientiacutefico es la

misma en ambos casos

Hace mucho que el meacutetodo de Voll fue declarado fraudulento en Es-

tados Unidos En un artiacuteculo que se puede consultar en

wwwquackwatchcom01QuackeryRelatedTopicselectrohtml

Stephen Barret (2012) expresa ldquoLos dispositivos descritos (hellip) se

usan para diagnosticar problemas de salud inexistentes seleccionar

tratamientos inapropiados y defraudar a las compantildeiacuteas de seguros Los

practicantes que los usan son o ilusorios o deshonestos o ambas cosas

Estos dispositivos debieran ser confiscados y los practicantes que los

usan llevados a juicio Si usted se encuentra con uno de estos dispositi-

vos por favor repoacutertelo al fiscal general del estado a cualquier buroacute de

licencias a la FDA la FTC el FBI el lsquoBetter Bussines Bureaursquo o cual-

quier compantildeiacutea de seguros a la cual el practicante enviacutee los reclamos

que involucran el uso de este dispositivordquo

Las afirmaciones que pretenden ser cientiacuteficas pero que no lo son

realmente ya que no se derivan de experimentos o ensayos cliacutenicos

rigurosos y no han sido sometidas a la criacutetica internacional se califican

en lo general como pseudociencia

En toda pseudociencia es usual encontrar una sutil apropiacioacuten de

teacuterminos cientiacuteficos conocidos que designan de forma tergiversada

supuestos objetos o fenoacutemenos cuya existencia ni siquiera estaacute compro-

bada De esa manera se trata de dar apariencia cientiacutefica a lo que no lo

es presentando las creencias como si fueran evidencias Algunos pien-

san que este comportamiento engantildeoso no siempre se hace a propoacutesito o

conscientemente sino por desconocimiento acerca de la ciencia y su

metodologiacutea Sin embargo resulta muy dudoso tal derroche de ingenui-

dad cuando la mayoriacutea de las veces la praacutectica de esta lsquoterapiarsquo estaacute

asociada a un obvio aacutenimo de lucro Otras veces aunque no hay benefi-

cios econoacutemicos inmediatos el objetivo principal es intentar ganar pres-

tigio y reconocimiento social a como deacute lugar y con muy poco esfuerzo

Resulta praacutecticamente imposible encontrar a un pseudocientiacutefico ba-

sando sus afirmaciones en una revisioacuten bibliograacutefica de artiacuteculos cientiacute-

ficos publicados en revistas arbitradas Y si hay referencias son de cliacute-

nicas privadas de dudosa reputacioacuten o de sitios maacutegicos y esoteacutericos en

la WEB no respaldados por institucioacuten alguna

Cuando esas nociones erroacuteneas se popularizan en determinados

ciacuterculos se crea una especie de subcultura marginal pseudocientiacutefica

que pretende ser ciencia sin aplicar sus meacutetodos Dentro de estos ciacutercu-

los se llevan a cabo lsquocongresos cientiacuteficosrsquo que de ciencia nada tienen

se organizan cursos de postgrado e incluso se otorgan tiacutetulos Se crea asiacute

una especie de comedia de absurdos que lo seriacutea realmente si todo el

asunto no concluyera en perjuicio de los pacientes

En la Internet suelen aparecer reportes de personas que alegan haber

recibido dantildeos por sustituir la medicina convencional por alguna terapia

alternativa no demostrada Y dado el caraacutecter marginal de estos proce-

dimientos es posible inferir razonablemente que la mayoriacutea de estos

dantildeos queden sin registrar pues las estadiacutesticas pseudocientiacuteficas sim-

plemente no existen

iquestQueacute es la pseudociencia

En el Oxford American Dictionary aparece una definicioacuten breve y pre-

cisa Pseudociencia es cualquier conjunto de conocimientos meacutetodos

creencias o praacutecticas que alegando ser cientiacuteficas en realidad no se

rigen por el meacutetodo cientiacutefico La figura 84 muestra el esquema baacutesico

del meacutetodo cientiacutefico en las ciencias naturales y otras afines Cuando se

tiene nocioacuten de un determinado fenoacutemeno (observacioacuten) usualmente se

establece una suposicioacuten razonada acerca de por queacute ocurre y cuaacuteles son

sus causas (hipoacutetesis) Es necesario entonces repetir el fenoacutemeno (o

parte de eacutel) controladamente (experimentacioacuten) con el fin de evitar la

interferencia de agentes ajenos que afecten lo que se desea estudiar y

asiacute poder obtener valores numeacutericos confiables y reproducibles

Figura 84 Esquema del meacutetodo cientiacutefico

El vocablo controladamente tiene importancia primordial Es nece-

sario controlar todos los factores que pueden afectar el resultado para

llegar a conocer si lo que se supuso inicialmente es cierto o no ya que

alguacuten otro factor no tomado en cuenta podriacutea ser el responsable del

resultado observado (Y no se obtendriacutea un resultado confiable del ex-

perimento en cuestioacuten) Por otra parte si los resultados de un experi-

mento no son reproducibles en otros laboratorios por otros operadores

y utilizando otro instrumental no se podraacute afirmar absolutamente nada

de los resultados obtenidos Significa que el resultado particular obteni-

do fue si no erroacuteneo cuando maacutes casual Es un indicio de que el expe-

rimento no fue controlado lo suficiente y hubo factores ajenos no iden-

tificados que afectaron el resultado

Una vez que se tiene el resultado de un experimento -que puede

confirmar o negar la hipoacutetesis- es necesario buscar alguna explicacioacuten

189

racional apoyada en los conocimientos previos que se poseen (teoriacutea)

Y cuando se posee una teoriacutea a partir de esta siempre es posible tratar

de predecir lo que ocurriraacute en alguna otra situacioacuten parecida e idear

alguacuten otro experimento que serviraacute de comprobacioacuten al anterior y tam-

bieacuten a la teoriacutea -de ahiacute la flecha curva en el esquema de la figura 84-

De esta manera se establece una interaccioacuten continua entre teoriacutea y

experimento que constituye sin lugar a dudas el nuacutecleo esencial y fuer-

za motriz del meacutetodo cientiacutefico

Asociada a esta interaccioacuten hay todo un proceso de divulgacioacuten in-

ternacional de resultados a traveacutes de publicaciones en revistas cientiacutefi-

cas arbitradas criacuteticas errores y rectificaciones Y puede ocurrir que

teoriacuteas muy bien establecidas deban ser reformadas al detectarse alguacuten

nuevo fenoacutemeno que la teoriacutea existente no es capaz de explicar satisfac-

toriamente

Cuando la teoriacutea se hace suficientemente amplia y soacutelida cuando es

capaz de dar explicacioacuten a gran cantidad de fenoacutemenos y relaciones de

causa-efecto y tambieacuten de rebatir racionalmente cualquier criacutetica se

llega a la ley Las leyes tampoco son eternas Muchas veces se hace

necesario generalizarlas para lograr explicar fenoacutemenos no detectados

hasta el momento Hay muchiacutesimas leyes fiacutesicas quiacutemicas bioloacutegicas y

tambieacuten econoacutemicas y de otras ciencias todas provienen del proceso

que se acaba de describir

En realidad la afirmacioacuten anterior no se ajusta estrictamente a la

verdad pues en algunas ciencias es materialmente imposible llevar a

cabo experimentos controlados en relacioacuten con un fenoacutemeno determi-

nado Asiacute ocurre por ejemplo en la arqueologiacutea la geologiacutea la astro-

nomiacutea y en las ciencias sociales cuyos meacutetodos de anaacutelisis e investiga-

cioacuten no se ajustan exactamente al esquema de la figura 84 No obstante

en esos casos la observacioacuten precisa y reproducible sustituye al expe-

rimento y las teoriacuteas solo se consideran vaacutelidas cuando

a) Son capaces de asociar racionalmente muchos hechos en aparien-

cia independientes y b) Logran predecir la existencia de relaciones y

fenoacutemenos no detectados hasta el momento

En el campo de la medicina el meacutetodo cientiacutefico y los experimentos

van de la mano de los ensayos cliacutenicos La Organizacioacuten Panamericana

de la Salud oficina regional de la Organizacioacuten Mundial de la Salud

publicoacute en 2010 la versioacuten en espantildeol del libro divulgativo de libre ac-

ceso en la WEB lsquoCoacutemo se prueban los tratamientosrsquo dirigido tanto a

pacientes como al personal de salud Escrito en lenguaje popular

describe en forma amena una serie de conceptos baacutesicos referentes a los

ensayos cliacutenicos junto a los requerimientos miacutenimos que se deben cum-

plir para realizar cualquier investigacioacuten en el campo de la medicina

mostrando numerosos ejemplos reales para ilustrar sus aseveraciones

En algunos paiacuteses de Latinoameacuterica se ha comenzado a considerar

con mayor detenimiento la promocioacuten de la cultura cientiacutefica entre la

poblacioacuten En 2012 las sociedades cubanas de Matemaacutetica y Compu-

tacioacuten Fiacutesica y Quiacutemica a las que despueacutes se sumaron la de Bioinge-

nieriacutea y la de Oncologiacutea Radioterapia y Medicina Nuclear emitieron

una declaracioacuten enfatizando la necesidad de promover el meacutetodo cientiacute-

fico En una de sus partes aparece

ldquoLas sociedades cientiacuteficas firmantes sostenemos que aunque toda

persona puede utilizar los medios que estime convenientes para mejo-

rar su salud y bienestar las instituciones oficiales soacutelo deberiacutean patro-

cinar financiar invertir recursos del estado o respaldar de cualquier

forma la reproduccioacuten a escala social de conocimientos conductas y

haacutebitos si y soacutelo si se hace evidente que estaacuten basados en el meacutetodo

cientiacuteficordquo

La declaracioacuten se encuentra accesible en wwwscquhcu~scq decla-

racion_metodo_cientificopdf Tambieacuten en httpscielosld

cuscielophpscript=sci_arttextamppid=S0864-4662013000100010

iquestCoacutemo funciona la pseudociencia

La pseudociencia se las arregla para evadir la parte esencial del meacutetodo

cientiacutefico pasando directamente de la hipoacutetesis a alguacuten punto medio

entre la teoriacutea y la ley obviando el experimento Las suposiciones de

alguacuten lsquoinspiradorsquo o lsquoiluminadorsquo y sus seguidores se convierten asiacute en

lsquoleyesrsquo sin pasar por el fino tamiz de la criacutetica internacional y la inter-

accioacuten teoriacutea-experimento Pero estas suposiciones al hacer abundante

uso de la terminologiacutea cientiacutefica en sus descripciones pueden engantildear

faacutecilmente a cualquiera no familiarizado con el quehacer cientiacutefico (fi-

gura 85)

En el terreno de la pseudociencia la experimentacioacuten casi siempre se

omite a lo maacutes tiene caraacutecter anecdoacutetico y se toma alguna hipoacutetesis

como una verdad absoluta que no admite dudas ni impugnaciones Mu-

chas veces el lsquoiluminadorsquo de turno es alguien que no posee entrena-

miento en la ciencia y ni siquiera conoce la existencia del meacutetodo cien-

tiacutefico Y es frecuente que tome las criacuteticas a lsquosursquo meacutetodo -cualquiera

que este sea- como un ataque personal Quienes los critican se convier-

ten asiacute en lsquoagentes de las transnacionalesrsquo que quieren impedir la difu-

sioacuten de lsquoun procedimiento efectivo y de bajo costo que sirva para ayu-

dar a las multitudes de necesitados en el tercer mundorsquo

Figura 85 Esquema de la deformacioacuten pseudocientiacutefica

Cuando la pseudociencia pertenece al campo de la medicina muchas

veces el predicador de la terapia ni siquiera es meacutedico -lo que no parece

amilanar a sus entusiastas seguidores- El autor ha tenido la oportunidad

de conocer o leer escritos de geoacutegrafos fiacutesicos quiacutemicos ingenieros

profesores de secundaria periodistas veterinarios enfermeros psicoacutelo-

gos y filoacutesofos que pretenden ser especialistas con capacidad de diag-

nosticar o ser catedraacuteticos de temas meacutedicos sin poseer el correspon-

diente tiacutetulo universitario que los faculte para ello

Otras veces se llevan a cabo unos pocos experimentos mal disentildeados

y se propone una teoriacutea desligada del experimento Y cuando hay resul-

tados experimentales aparentemente favorables no son reproducibles

Una caracteriacutestica adicional es que quienes favorecen las terapias no

demostradas en muy raras ocasiones mencionan el efecto placebo para

ellos simplemente no existe

Como el motor de avance de la ciencia es precisamente la prueba y

el error la criacutetica y la interaccioacuten teoriacutea-experimento la pseudociencia

no tiene forma de avanzar Sus leyes y teoriacuteas estaacuten siempre dadas de

una vez y para siempre La tabla 81 resume algunas caracteriacutesticas que

pueden ayudar al lector a distinguir la pseudociencia de una verdadera

proposicioacuten cientiacutefica

TABLA 81

Comparacioacuten entre ciencia y pseudociencia

Ciencia Pseudociencia

1

Incluye resultados favorables y desfavorables Analiza argumen-tos a favor y en contra Es esceacutepti-ca Duda continuamente de sus propios logros

Solo toma en cuenta los resultados favorables Cierra los ojos a la evidencia contraria Es creacutedula No duda

2 La criacutetica es su forma normal de progresar

Cuando se la criacutetica usualmente sus promotores lo asumen como un ataque personal

3 La mayoriacutea de las referencias provienen de revistas internacio-nales arbitradas bien reconocidas

No hay referencias o provienen de libros congresos o incluso de revistas usualmente del mismo ciacuterculo pseudocientiacutefico

4 Utiliza conceptos y magnitudes bien definidas para describir y analizar los fenoacutemenos

Usa sus propios vagos conceptos mezclaacutendolos con conceptos de la ciencia

5 Siempre hay resultados experi-mentales reproducibilidad y esta-diacutesticas

Se satisface con ejemplos anecdoacute-ticos aislados Si hay experimen-tos estaacuten mal disentildeados

6

Trata de encontrar mecanismos que expliquen los hechos basaacuten-dose en los experimentos y el conocimiento cientiacutefico anterior

No propone mecanismos Cuando lo hace no se basa en el conoci-miento cientiacutefico previo sino que los inventa de la nada

7 No depende para nada de la opi-nioacuten de ldquopersonalidadesrdquo

Busca la aprobacioacuten de ldquopersona-lidadesrdquo individuales casi siempre ajenas al campo especiacutefico de que se trate

8

Los conceptos cambian y mejoran para ajustarse a los nuevos avan-ces con la contribucioacuten de mu-chos

Defiende ideas preconcebidas e invariables usualmente ldquodescu-biertasrdquo por una sola persona a veces con trasfondo religioso

9 Raacutepida difusioacuten y aplicacioacuten ma-siva de los nuevos descubrimien-tos praacutecticos

Sus ideas no progresan porque ldquolas grandes compantildeiacuteas perderiacutean dinero si se aceptanrdquo

10 Siempre toma en cuenta el efecto placebo (terapias y medicamen-tos)

El efecto placebo nunca se men-ciona

Tomada de la Revista Elementos 69 31-35 2008

193

Existen tres razones fundamentales para denunciar y condenar

la pseudociencia

1 Es falsa Toda pseudociencia predica nociones contrarias a las esta-

blecidas soacutelidamente por la ciencia y que se imparten cotidianamen-

te en las aulas de cualquier universidad aunque se debe mencionar

que en la actualidad hay pseudociencias como la homeopatiacutea que

han logrado infiltrarse en cursos de verano y de postgrado en algu-

nas universidades puacuteblicas espantildeolas y de otros paiacuteses Esto incluso

a pesar de las reiteradas denuncias de muchos profesores que alegan

el predominio de criterios econoacutemicos sobre los acadeacutemicos y de

que en paiacuteses como los EEUU ya estaacute expresamente prohibida su

comercializacioacuten por carecer de evidencias cientiacuteficas

(httpswwwftcgovsystemfilesdocumentspublic_statements996

984p114505_otc_homeopathic_drug_enforcement_policy_statemen

tpdf)

2 Constituye una peacuterdida de tiempo esfuerzo recursos y algo similar

a lo que los economistas llaman ldquocosto de oportunidadrdquo Es decir no

solo se pierde lo dicho anteriormente tambieacuten se pierde lo que se

pudiera haber ganado de emplear esos recursos y esfuerzos en algo

verdaderamente productivo

3 Cuando la pseudociencia estaacute ligada a una falsa terapia el posible

perjuicio para el paciente siempre estaacute presente ya bien sea por cau-

sa directa o bien porque este no logre atender a tiempo su dolencia

al entretenerse con la ilusoria terapia sin someterse a un tratamiento

realmente eficaz Es posible encontrar muacuteltiples ejemplo de dantildeos

graves a pacientes en la prensa internacional

Pseudociencia magneacutetica contemporaacutenea

Los criterios acerca de que los campos magneacuteticos estaacuteticos producidos

por imanes permanentes incrementan la circulacioacuten reducen la infla-

macioacuten o el dolor y aceleran la cura de las lesiones son por lo general

simplistas e ingenuos y no estaacuten apoyados por el peso de la evidencia

experimental Por otra parte aunque real el efecto de los campos elec-

tromagneacuteticos de baja frecuencia sobre los tejidos es bastante complejo

Al parecer su efectividad variacutea apreciablemente de un tejido a otro

194

depende marcadamente de la intensidad y frecuencia de la sentildeal aplica-

da y tambieacuten del tiempo de tratamiento Ver por ejemplo el artiacuteculo

de revisioacuten de Funk et al 2009 con 400 referencias que no ofrece

conclusiones definitivas

A pesar de que la mayoriacutea de las investigaciones recientes negando

la efectividad de muchas de estas terapias son muy rigurosas auacuten es

posible encontrar cliacutenicas estatales donde se aplican imanes con relativa

frecuencia Y cuando usted trata de explicar a los promotores que ese

procedimiento es falso carece de fundamento cientiacutefico y es totalmente

inocuo la respuesta usual es que ldquoestaacute autorizadordquo sin otro argumento

cientiacutefico (Desde luego iquestQueacute van a argumentar)

Tambieacuten es posible encontrar afirmaciones engantildeosas en diversos

medios de comunicacioacuten Algunas maacutes que pseudociencia son timos

Por ejemplo referencias vagas acerca de la efectividad del tratamiento

propuesto ldquocientiacuteficos destacados concuerdan en que los imanes uni-

polares son superiores a los bipolaresrdquo En primer lugar los imanes

unipolares no existen Todo imaacuten tiene dos polos imposibles de sepa-

rar En segundo lugar nunca se especifica quieacutenes son los lsquocientiacuteficos

destacadosrsquo

Otra compantildeiacutea previene al consumidor acerca del abuso de la medi-

cina convencional y de que los imanes no producen efectos colaterales

pues son ldquotan naturales como la naturalezardquo lo cual puede ser cierto

Quizaacutes no produzcan efectos colateraleshellip ni tampoco el deseado efec-

to curativo Otras promociones afirman que en diversas universidades

se ha demostrado que los imanes permanentes incrementan el flujo

sanguiacuteneo lo cual es totalmente falso como se analizoacute anteriormente

Tambieacuten aparecen supuestas investigaciones favorables donde el efec-

to placebo ni siquiera se menciona

En los EEUU tanto los jueces como diferentes agencias del go-

bierno no dan respiro a los magnetoterapeutas El 7 de septiembre de

1999 la Comisioacuten Federal de Comercio (Federal Trade Commission

FTC) presentoacute una demanda contra la corporacioacuten iexclPain Stops Here

Inc por promover productos para magnetoterapia que incluiacutean agua

magnetizada de polo sur bipolar y colchonetas magneacuteticas Los promo-

tores alegaban que el campo magneacutetico penetra profundamente en la

piel para energizar y oxigenar la sangre y que el tratamiento mejoraba

una serie de dolencias en diversos oacuterganos La FTC calificoacute de falsas

las supuestas virtudes curativas y envioacute el asunto a los tribunales

(httpwwwftcgovos19999906painagrhtm)

El 8 de agosto de 2000 el Consumer Justice Center una entidad pri-

vada de defensa del consumidor en California entabloacute una demanda

contra la cadena de tiendas Florsheim y la tienda Shoe Emporium Es-

tas tiendas promoviacutean zapatos magneacuteticos que ldquocorregiacutean las deficien-

cias magneacuteticas mejoraban la circulacioacuten reduciacutean la fatiga en las

piernas y proveiacutean de un alivio natural para los dolores mejorando la

energiacuteardquo Unos pocos diacuteas despueacutes de presentada la demanda la Flors-

heim retiroacute los controvertidos anuncios

En septiembre de 2002 el Fiscal General de California entabloacute pleito

contra unos fabricantes de colchones magneacuteticos que supuestamente

beneficiaban unos 50 padecimientos diferentes Los precios de los col-

chones oscilaban entre 1 100 y 1 800 USD La demanda pediacutea multas

millonarias contra los 5 integrantes de la empresa European Health

Concepts Inc junto al reembolso del dinero a los consumidores

(httpcaagstatecausnewsalerts200202-105pdf) Algo similar ocu-

rrioacute con la Magnetic Therapeutic Technologies (httpwwwftcgovos

19999906magneticagrhtm)

Tambieacuten en 2002 en el mes de abril la FTC entabloacute una demanda

contra TechnoBrandsInc por razones similares en este caso la venta

de una coleccioacuten de imanes para combatir el dolor en cualquier lugar

del cuerpo

La prensa supuestamente formal tampoco escapa a los tentaacuteculos de

la pseudociencia Asiacute por ejemplo en abril de 2010 un perioacutedico local

publicoacute el artiacuteculo ldquoOndas Magneacuteticas y su Aplicacioacuten en la Medicinardquo

consistente en una mezcla de gran cantidad de afirmaciones pseudocien-

tiacuteficas junto a algunas gotas de realidad Alliacute se podiacutea leer entre otros

muchos absurdos que el magnetismo incrementa la circulacioacuten de la

sangre (a pesar de la evidencia contraria proporcionada por los miles de

pacientes sometidos diariamente a estudios de resonancia magneacutetica sin

efectos colaterales) y tambieacuten que las piraacutemides se construyeronhellip iexclpa-

ra aplicar campos magneacuteticos

Otra modalidad pseudocientiacutefica es afirmar todo lo contrario que la

radiacioacuten electromagneacutetica no es siempre beneacutefica sino dantildeina Se

exageran al maacuteximo los posibles efectos perniciosos de las radiaciones

generadas por las liacuteneas de transmisioacuten de alto voltaje u otros equipos

Una variante adicional es que existe mucha especulacioacuten acerca de

si los cambios que tienen lugar en el campo geomagneacutetico de nuestro

planeta asociados a las erupciones solares tambieacuten pueden afectar los

sistemas bioloacutegicos en la superficie terrestre Por el momento no hay

resultados definitivos Un reporte publicado en el Astronomical amp As-

trophysical Transactions vol 19 Issue 1 del 2000 bajo el tiacutetulo ldquoCon-

firmacioacuten experimental del efecto bioefectivo de las tormentas magneacute-

ticasrdquo fundamenta sus resultados en la aplicacioacuten del fraudulento elec-

trodiagnoacutestico de Voll ya mencionado lo que reduce a cero su valor

Se ha sugerido la posibilidad de que los protones de muy alta energiacutea

provenientes del Sol puedan causar dosis elevadas de radiacioacuten en los

aviones a grandes alturas sobre todo cuando pasan cerca del ciacuterculo

polar pero aparte de las especulaciones no fue posible encontrar repor-

tes experimentales concretos sobre el tema

En resumen la evidencia acumulada hasta el momento demuestra

que los campos magneacuteticos alternos de muy baja frecuencia pudieran

ser una herramienta uacutetil en el tratamiento terapeacuteutico de diversas afec-

ciones siempre que se demuestre que proporcionan maacutes beneficio que

dantildeos Seraacute necesario tomar en cuenta en cada caso particular la fre-

cuencia e intensidad de la sentildeal aplicada y la duracioacuten del tratamiento

ya que pueden ser factores muy importantes que hay que controlar para

garantizar la efectividad en uno u otro sentido

No puede decirse lo mismo de la aplicacioacuten de campos estaacuteticos

mediante imanes permanentes o bobinas de corriente continua En la

medida en que avanza la investigacioacuten cientiacutefica en cualquier rama de

la ciencia van apareciendo evidencias cada vez maacutes contundentes acer-

ca de las propiedades del fenoacutemeno estudiado que a su vez dan origen

a nuevas interrogantes Sin embargo en lo que se refiere a la aplicacioacuten

terapeacuteutica de los imanes permanentes la evidencia no ha aparecido

auacuten todo estaacute exactamente igual a pesar de los miles y miles de ensa-

yos y los cientos de antildeos transcurridos desde los tiempos de Elisha

Perkins y Franz Anton Mesmer

197

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En la actualidad en la prensa internet y otros medios de comunicacioacuten proliferan afirmaciones sobre los campos magneacuteticos y electromagneacuteticos que carecen de fundamento cientiacutefico muchas de las cuales con argumentos que no se ajustan a la realidad soacutelo se proponen publicitar y vender artiacuteculos supuestamente curativos Es de lamentar que muchas de esas falsedades sean recogidas y repetidas por otros como si fueran veriacutedicas y se lleven a la praacutectica sin que existan fundamentos para ese proceder excepto la falta de conocimientos sobre el magnetismo

En este libro se pretende mostrara queacute es realmente el magnetismo y que hay de cierto ndash y queacute de falso ndash en un cuacutemulo de proposiciones divulgadas en su nombre Ademaacutes de presentar las bases reales de los fenoacutemenos magneacuteticos maacutes importantes se citan referencias que demuestran que muchas de las supuestas ldquomaravillasrdquo magneacuteticas que algunos promocionan han sido incluso sancionadas en los tribunales por fraude y engantildeo al consumidor Asimismo junto con los fundamentos baacutesicos y el origen de las propiedades magneacuteticas se exponen aplicaciones disiacutemiles del magnetismo

Sin apartarse un aacutepice de rigor cientiacutefico necesario en la exposicioacuten del texto se ha evitado al maacuteximo el uso de vocabulario teacutecnico y expresiones analiacuteticas con el objetivo de hacerlo entendible al lector que no posea un dominio superior de la fiacutesica y la matemaacutetica Cada afirmacioacuten estaacute debidamente sustentada por imaacutegenes resuacutemenes y artiacuteculos la mayoriacutea publicados en revistas cientiacuteficas prestigiosas

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