Estudian en la UdeC cómo el material orgánico absorbe señales de microondas

*Mediante dos investigaciones complementarias realizadas por académicos y alumnos de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, campus Coquimatlán.

Con dos investigaciones que se complementan, estudiantes a punto de egresar de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la Universidad de Colima, analizaron cómo las señales de radio, en el orden de las microondas, son atenuadas o disminuidas por el fenómeno de absorción al pasar a través de materiales orgánicos.

Daniel Adame Rolón, Leonardo Arturo Laureano Urcino, Francisco Javier Martínez González y José Manuel Sandoval Barajas, asesorados por el profesor José Luis Álvarez Flores, identificaron qué materiales orgánicos absorben mayor cantidad del espectro de microondas. Para ello usaron algunos frutos y cereales de la región.

En entrevista, el profesor de tiempo completo de la FIME, Dr. José Luis Álvarez describió que todos los materiales tienen una reacción con respecto a las señales de microondas cuando están siendo radiados. Algunos reflejan o rebotan la señal, otros las absorben y algunos las refractan y/o las difractan.

Como ejemplo, dijo que si un modem con WI FI transmite con 1 watts de potencia de un edificio a otro y en medio hay un árbol, la señal llegará de 0.5 watts, pero si hay neblina, podría solo llegar de 0.2 watts.

Agregó que los cuerpos de agua como ríos, lagunas, mares y océanos “degradan la señal y ésta no llega de forma correcta al receptor debido a que las partículas de agua afectan e interfieren la propagación”.

El doctor en Ingeniería y Tecnología Aplicada, Álvarez Flores explicó que este tema de investigación puede tener muchas aplicaciones. Cuando el Internet de las Cosas (IoT) sea algo cotidiano, dijo, “identificar estos materiales orgánicos podría ser útil para fungir como elementos absorbentes de microondas e insertarlos en ciertos ambientes para controlar la radiación al ser humano y los seres vivos”.

Con el IoT, dijo, “el ciudadano promedio podrá tener entre 20 o 30 dispositivos conectados, o más, porque cualquier dispositivo eléctrico se podrá conectar a la red, desde los electrodomésticos de la cocina, la iluminación, las puertas, ventanas, servicios de gas y el agua”.

Entonces, resaltó, “analizar la cualidad de absorción en los materiales orgánicos no es tanto para que absorban la radiación electromagnética o para evitar algún daño por la misma, sino para ubicarla en lugares donde su señal sea completa y eficiente”.

Y esto, dijo Álvarez Flores, “será útil para los ingenieros o responsables de servicios telemáticos o diseñadores de redes, al elegir las mejores ubicaciones de transmisores con la finalidad de llevar una buena señal a sus usuarios finales, que somos nosotros”.

Sobre el trabajo de investigación, Álvarez Flores dijo que las mediciones de permitividad y permeabilidad dieléctrica de materiales orgánicos se obtuvieron gracias a dos investigaciones complementarias.

En una de ellas, Francisco Martínez y José Sandoval identificaron la permitividad dieléctrica de materiales orgánicos en el espectro de las microondas y usaron cáscaras de coco, limón, papaya, arroz, sandía, piña, y plátanos deshidratados, molidos y tamizados, específicamente.

Para ello contaron con el apoyo de la Facultad de Ciencias Químicas de la UdeC y del Dr. Valentin Ibarra Galván, quien los asesoró en los procesos de deshidratación a temperaturas específicas, molidos y tamizado

Esos compuestos orgánicos, de manera separada, fueron colocados en cavidades resonadoras que elaboraron Daniel Adame y Leonardo Laureano con su tesis “Diseño e implementación de cavidades resonadoras cilíndricas”.

El profesor-investigador explicó que en las cavidades resonantes se instaló una antena de radiación electromagnética, con portamuestras de cristal para cada uno de los materiales orgánicos.

Describió que dichas cavidades se cerraron para crear un vacío dentro del tubo, por lo que la señal pudo rebotar y, en cada ocasión que pasaba por el elemento orgánico, ésta se degradaba.

Álvarez Flores explicó que las cavidades presentan una impedancia o resistencia propia, que fue medida con un instrumento de precisión; “cuando se coloca un objeto en el interior, esta impedancia cambia, lo que afecta el medio alrededor para propagar la onda”.

Para medir lo que sucedía dentro contaron con el apoyo del Dr. Jorge Simón Rodríguez, quien labora, como parte del programa de Cátedras Conacyt, en la Universidad Autónoma de Zacatecas (UAZ) y en el Centro de Investigaciones y Desarrollo en Telecomunicaciones Espaciales (CIDTE).

Las mediciones, se hicieron en la UAZ, con un equipo analizador de redes vectoriales (VNA, Vector Network Analyzer), que tiene muchas aplicaciones en la electrónica y las telecomunicaciones. José Luis Álvarez explicó que este aparato, en un instante transmite y mide lo que sucede en la onda que se encuentra encerrada en las cavidades resonadoras.

Sobre los resultados de ambas investigaciones, Álvarez Flores dijo que los van a publicar, y resaltó además el trabajo hecho por alumnos de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica; “la intención es que estos alumnos se interesen en continuar estudios de posgrado, porque aún hay más temas por investigar”.

Al respecto, adelantó que identificar los niveles de absorción de compuestos orgánicos posiblemente podría ser de gran ayuda en el diagnóstico de enfermedades de plantas, usando solo señales electromagnéticas. Por otro lado, también es posible hacer una propuesta más sobre el material absorbente que cubre la cámara anecoica más grande de América Latina y que se encuentra en Colima.

José Luis Álvarez Flores es ingeniero en comunicaciones y electrónica por la Universidad de Colima; tiene maestría en computación (área de redes) por la UdeC y un doctorado en ingeniería y tecnología aplicada (telecomunicaciones espaciales) en la UAZ.