Propuesta-del-uso-de-ferrocemento-para-la-atenuacion-de-campos-electromagneticos-en-espacios-habitables

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
PROGRAMA DE POSGRADO EN ARQUITECTURA 
 
 
Propuesta del Uso de Ferrocemento para la Atenuación de 
Campos Electromagnéticos en Espacios Habitables 
 
TESIS 
que para optar por el grado de: 
MAESTRA EN ARQUITECTURA 
 
 
Presenta: 
ALEJANDRA SAHAGÚN GARCÍA 
 
 
Tutor: 
MTRO. FERNANDO MACEDO CHAGOLLA 
FES Aragón 
 
 
Ciudad Universitaria, Cd. Mx. Diciembre 2016 
 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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1 
 
 
 
~i l UNAM J I a;- jSINSTITUTO • DE I NVESTIGACIONES HISTÓRICAS 
2 
 
 
 
ÍNDICE GENERAL 
 
Índice General .................................................................................................................................... 2 
 
Índice de Figuras ............................................................................................................................... 4 
 
INTRODUCCIÓN................................................................................................................................. 7 
Tipo de investigación ....................................................................................................................... 7 
Antecedentes................................................................................................................................... 8 
Planteamiento del problema ............................................................................................................ 9 
Justificación ................................................................................................................................... 10 
Objetivos ........................................................................................................................................ 11 
Hipótesis ........................................................................................................................................ 12 
Método de investigación ................................................................................................................ 12 
 
1. SER HUMANO Y ELECTROMAGNETISMO ........................................................................... 14 
1.1 Conceptos básicos de campos eléctricos y magnéticos ........................................... 14 
1.1.1 Campo Eléctrico ............................................................................................................ 15 
1.1.2 Campo Magnético ......................................................................................................... 17 
1.1.3 Fuentes de Campos Eléctricos ..................................................................................... 19 
1.1.4 Fuentes de Campos Magnéticos (Ecuaciones de Maxwell) ......................................... 21 
Interacciones de los campos eléctricos y magnéticos con materiales ...................................... 22 
1.1.5 Otras definiciones de campo electromagnético ............................................................ 25 
1.2 Ambiente electromagnético: pasado y presente ......................................................... 26 
1.2.1 Ambiente electromagnético natural ............................................................................... 27 
1.2.2 Ambiente electromagnético artificial .............................................................................. 31 
1.2.3 Principio precautorio ...................................................................................................... 47 
1.3 Bioelectromagnetismo .................................................................................................... 52 
1.3.1 Interacción CEM/seres vivos ......................................................................................... 54 
 
2 HABITABILIDAD Y ELECTROMAGNETISMO ........................................................................ 59 
2.1 Síndrome del edificio enfermo ....................................................................................... 59 
3 
 
 
2.1.1 Ambiente físico interior .................................................................................................. 62 
2.2 Biología del hábitat ......................................................................................................... 72 
2.2.1 Electromagnetismo en la Biología Del Hábitat .............................................................. 80 
2.3 Campos electromagnéticos en el espacio habitable ................................................... 81 
2.3.1 Atenuación de campos electromagnéticos.................................................................... 83 
 
3 FERROCEMENTO PARA LA ATENUACIÓN DE CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS ........ 99 
3.1 Propuesta tecnológica .................................................................................................... 99 
3.1.1 El ferrocemento ........................................................................................................... 100 
3.1.2 Sistema de puesta a tierra .......................................................................................... 101 
3.1.3 Ferrocemento conectado a tierra ................................................................................ 103 
3.2 Materiales y especificaciones ...................................................................................... 103 
3.2.1 Mallas de refuerzo ....................................................................................................... 104 
3.2.2 Agregados ............................................................................................................... 107 
3.2.3 Varillas para soldadura ................................................................................................ 108 
3.2.4 Agua ............................................................................................................................ 109 
3.2.5 Mortero ........................................................................................................................ 109 
3.3 Proceso constructivo .................................................................................................... 110 
3.3.1 Colocación del refuerzo ............................................................................................... 110 
3.3.2 Puesta a tierra ............................................................................................................. 112 
3.3.3 Preparación del mortero .............................................................................................. 113 
3.3.4 Aplicación del mortero ................................................................................................. 114 
3.3.5 Curado ......................................................................................................................... 115 
3.4 Diseño de propuesta tecnológica ................................................................................ 116 
3.5 Diseño experimental ..................................................................................................... 119 
 
4 ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES .............................................................. 122 
4.1 Análisis de resultados .....................................................................................................122 
4.2 Conclusiones ................................................................................................................... 125 
4.3 Recomendaciones ........................................................................................................... 128 
 
Trabajos citados ............................................................................................................................ 130 
 
4 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
FIGURA 1. UBICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN DENTRO DEL POSGRADO EN ARQUITECTURA. ......................... 7 
FIGURA 2 (A) FUERZA F EJERCIDA EN UNA CARGA DE PRUEBA QTEST EN UN PUNTO P EN EL ESPACIO (B) 
CAMPO ELÉCTRICO E EN UN PUNTO P DEFINIDO COMO E=F/QTEST FUENTE: (FURSE, ET AL., 2008) . 15 
FIGURA 3. LA REGLA DE LA MANO DERECHA DESCRIBE LA DIRECCIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Y EL 
CAMPO MAGNÉTICO. FUENTE: (FURSE, CHRISTENSEN, & DURNEY, 2008, PÁG. 6) ............................ 17 
FIGURA 4. (A) FUERZA F EJERCIDA POR UN CAMPO MAGNÉTICO EN UNA CARGA DE PRUEBA CON UNA 
VELOCIDAD V EN UN PUNTO P EN EL ESPACIO. F ES PERPEDICULAR A V. (B) LA DENSIDAD DE FLUJO 
MAGNÉTICO B DEFINIDA EN UN PUNTO P PARA CONSIDERAR F. B ES PERPEDICUALR A AMBAS V Y F. 
FUENTE: (FURSE, ET AL., 2008, P. 7) ............................................................................................. 18 
FIGURA 5. DIPOLO ELÉCTRICO: FUENTE: (UNIVERSIDAD DE SEVILLA, 2013) ............................................ 23 
FIGURA 6 LÍNEA DEL TIEMPO DE LOS HOMÍNIDOS. ................................................................................... 27 
FIGURA 7. EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Y LA LONGITUD DE ONDA. ................................................ 28 
FIGURA 8. LA MAYORÍA DE LAS ONDAS DE RADIO LLEGAN A LA TIERRA, JUNTO CON UNA "VENTANA" 
ESTRECHA DE INFRA ROJO, ULTRA VIOLETA, Y LAS FRECUENCIAS DE LUZ VISIBLE. FUENTE: (NASA, 
2011) .......................................................................................................................................... 29 
FIGURA 9. REPRESENTACIÓN DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ELECTRICIDAD, DESDE LA PLANTA 
GENERADORA HASTA LOS DIFERENTES TIPOS DE CONSUMIDORES. FUENTE: (BRAUN, 1992) ............ 33 
FIGURA 10 SISTEMA TELEFÓNICO CREADO POR ALEXANDER GRAHAM BELL. FUENTE: (BRAUN, 1992) ..... 34 
FIGURA 11. ESQUEMA DE LOS CIRCUITOS EMISOR Y RECEPTOR UTILIZADOS POR MARCONI. FUENTE: 
(BRAUN, 1992)............................................................................................................................. 36 
FIGURA 12. ONDA MODULADA EN SU AMPLITUD. FUENTE: (BRAUN, 1992) ............................................... 37 
FIGURA 13. REPRESENTACIÓN DE LA TELEFONÍA INALÁMBRICA. .............................................................. 38 
FIGURA 14. ANTENAS EMISORAS EN VIGO, ESPAÑA EN 1950. FUENTE: ASOCIACIÓN DE VECINOS DE VIGO 39 
FIGURA 15. ESQUEMA DE UN MAGNETRÓN. FUENTE: (BRAUN, 1992) ...................................................... 41 
FIGURA 16. CONSIDERACIONES DEL BIOELECTROMAGNETISMO. FUENTE: (AGUILAR GUTIÉRREZ, 2001, PÁG. 
23) .............................................................................................................................................. 53 
FIGURA 17. ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO. FUENTE: (SOLUTIONS, 2013) ........................................... 55 
FIGURA 18. LA RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS Y SUS EFECTOS BIOLÓGICOS EN FUNCIÓN DE LA 
FRECUENCIA DE LAS ONDAS. FUENTE: (UBEDA & TRILLO, 1999) ..................................................... 56 
FIGURA 19 PÉRDIDAS DEBIDAS A LA COLOCACIÓN DE UNA BARRERA DE MATERIAL CONDUCTOR. .............. 85 
FIGURA 20. PRODUCTOS PARA EL BLINDAJE Y CONEXIÓN A TIERRA DE TELÉFONOS INALÁMBRICOS DE LA 
EMPRESA CHOMERICS DE PARKER. FUENTE: (CHOMERICS, 2000) .................................................. 91 
FIGURA 21. PRODUCTOS PARA EL BLINDAJE Y CONEXIÓN A TIERRA DE TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN. 
FUENTE: (CHOMERICS, 2000) ....................................................................................................... 91 
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5 
 
 
FIGURA 22. PRODUCTOS PARA EL BLINDAJE DE CERRAMIENTOS AL AIRE LIBRE. FUENTE: (CHOMERICS, 
2000) .......................................................................................................................................... 92 
FIGURA 23. PRODUCTOS PARA EL BLINDAJE DE GABINETES EN INTERIORES. FUENTE: (CHOMERICS, 2000)
 ................................................................................................................................................... 92 
FIGURA 24. UBICACIÓN ADECUADA DE LOS DESCONECTORES. FUENTE: (CORONA-LUNA & OVIEDO-
JIMÉNEZ, 2012, P. 70) .................................................................................................................. 93 
FIGURA 25. DESCONECTORES DE RED COMERCIALES FUENTE: ELECTROCONTAMINACIÓN.NET (CONSUTA:26 
DE NOVIEMBRE 2011) ................................................................................................................... 94 
FIGURA 26. TELAS DE APANTALLAMIENTO DE RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA COMO CIELO DE CAMA O 
CORTINA. FUENTE: HTTP://WWW.BIOLOGIA.DE/ES/FELD.PHP (CONSULTA: 26 DE NOVIEMBRE 2011) .. 94 
FIGURA 27. COTRINAS Y TELAS DE APANTALLAMIENTO DISPONIBLES EN EL MERCADO, DE ARRIBA A ABAJO Y 
DE IZQUIERDA A DERECHA: 1) CORTINA DE APANTALLAMIENTO NATURELL CON DIVERSOS 
ACERCAMIENTOS, 2) CORTINA DE APANTALLAMIENTO NATURELL, 3) BALDAQUÍN RECTANGULAR, 4) 
CIELO DE CAMA DE APANTALLAMIENTO NEW DAYLITE, 5) BASE DE CAMA DE APANTALLAMIENTO STEEL 
TWIN, 6) ESTERA DE APANTALLAMIENTO. FUENTE: ELECTROCONTAMINACIÓN.NET (CONSULTA: 18 DE 
DICIEMBRE 2011) ......................................................................................................................... 95 
FIGURA 28. ACCESORIOS PARA LA ATENUACIÓN DE CEM DE TELÉFONOS, CELULARES Y AURICULARES. 
FUENTE: ELECTROCONTAMINACIÓN.NET (CONSULTA: 26 DE NOVIEMBRE 2011) ............................... 96 
FIGURA 29. CABLES Y REGLETAS DE APANTALLAMIENTO DISPONIBLES EN EL MERCADO. FUENTE: (CORONA-
LUNA & OVIEDO-JIMÉNEZ, 2012, PP. 81-83) .................................................................................. 97 
FIGURA 30. ROPA DE APANTALLAMIENTO DE CEM. FUENTE: (RADIANSA CONSULTING, 2011) ................. 98 
FIGURA 31. MALLAS PARA UNA CONSTRUCCIÓN DE FERROCEMENTO. FUENTE: 
HTTP://ARQUITECTURAENFERROCEMENTO.BLOGSPOT.MX/ (CONSULTA: OCTUBRE 2013) ............... 100 
FIGURA 32 PUESTA A TIERRA ELEMENTAL 1) ELECTRODO ELEMENTAL DE PICA, 2) CONECTORES, 3) 
CONDUCTOR DE TIERRA FUENTE: (DE LA VEGA ORTEGA, 2002, P. 40) .......................................... 102 
FIGURA 33. ESQUEMA DE ESTRUTURA CONECTA A TIERRA. .................................................................. 103 
FIGURA 34 MALLA DE GALLINERO ....................................................................................................... 104 
FIGURA 35. PATRONES DE MALLAS TÍPICAS USADAS EN EL FERROCEMENTO. FUENTE: (NAAMAN, 2000) 105 
FIGURA 36. VARILLA REFORZADA. FUENTE: (EXPO, 2014) ................................................................... 106 
FIGURA 37 BARCO DE FERROCEMENTO. FUENTE: (MAR, 2011) ............................................................ 107 
FIGURA 38. ARMADO DE LA ESTRUCTURA INFERIOR PARA UN DOMO DE FERROCEMENTO. FUENTE: 
(SOLIDARIA, 2011) ..................................................................................................................... 110 
FIGURA 39. COLOCACIÓN DE LA MALLA ASIDA AL ARMAZÓN PARA UN DOMO DE FERROCEMENTO. FUENTE: 
(SOLIDARIA, 2011) ..................................................................................................................... 111 
FIGURA 40 ARMADO DEL ARMAZÓN PARA UN DOMO DE FERROCMEENTO. FUENTE: (SOLIDARIA, 2011) ... 111 
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6 
 
 
FIGURA 41 ESQUEMA DE SISTEMA DE PUESTA A TIERRA EN UN EDIFICIO (IZQUIERDA) Y ESQUEMA DE 
CONDUCCIÓN DE CORRIENTE NO DESEADA A LA TIERRA (DERECHA). FUENTE: (MINISTERIO DE ENERGÍA 
Y MINAS, 2014) .......................................................................................................................... 112 
FIGURA 42 POZO A TIERRA CON VARILLA DE COBRE. FUENTE: (AYONG, 2012)...................................... 113 
FIGURA 43 APLICACIÓN DEL MORTERO. FUENTE: (SOLIDARIA, 2011) .................................................... 114 
FIGURA 44 ACABADO EN FERROCEMENTO. FUENTE: (SOLIDARIA, 2011) ............................................... 115 
FIGURA 45. DISEÑO DE ESTRUCTURA DE FERROCEMENTO EN FORMA DE CÚPULA, VISTA EXTERIOR 
(IZQUIERDA) Y VISTA INTERIOR (DERECHA). .................................................................................. 117 
FIGURA 46. VISTA DEL DISEÑO CON ALGUNOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS. ........................................ 118 
FIGURA 47. ESTRUCTURA METÁLICA EN FORMA DE BÒVEDA (IZQUIERDA) Y CONEXIÒN A SISTEMA DE PUESTA 
A TIERRA (DERECHA). .................................................................................................................. 119 
FIGURA 48. GRUPO TESTIGO, LLAMADA REALIZADA POR MEDIO DE REDES CELULARES INALÁMBRICAS SIN LA 
JAULA DE FARADAY DE POR MEDIO. ............................................................................................. 120 
FIGURA 49. GRUPO EXPERIMENTAL, LLAMADA POR MEDIO DE REDES CELULARES INALÁMBRICAS, 
INTERFERIDA POR LA ESTRUCTURA METÁLICA. .............................................................................. 121 
FIGURA 50. REDES INALÀMBRICAS CELULARES. FUENTE: (AMTA, ET AL., 2008) ................................... 122 
FIGURA 51. CONEXIÓN WIFI. FUENTE: (GÓNZALEZ-GARILLETI, 2014) ................................................... 123 
 
 
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7 
 
 
INTRODUCCIÓN 
Todo, en su forma más esencial, es energía. 
TIPO DE INVESTIGACIÓN 
Esta investigación está ubicada dentro del campo de tecnologías arquitectónicas 
específicamente en el área de materiales y sistemas constructivos, con el objetivo 
de desarrollar nuevas aplicaciones de las tecnologías sustentables (ver Figura 1). La 
propuesta tecnológica que se hizo para el ferrocemento fue más allá de las 
aplicaciones convencionales que se le han dado en cuanto a resistencia y 
durabilidad. Se propuso utilizar el ferrocemento como una jaula de Faraday para 
atenuar los campos electromagnéticos (CEM) presentes en el espacio habitable de 
descanso. Todo esto con base en el principio precautorio que se tiene ante la actual 
contaminación electromagnética, también conocida como electrosmog. 
Se diseñó, elaboró y probó una estructura metálica (armazón del ferrocemento) 
conectada a un sistema de puesta a tierra con el fin de recrear los principios de la 
jaula de Faraday, y lograr con ello la atenuación de campos electromagnéticos 
presentes en el ambiente contemporáneo, en el interior de espacios habitables. 
 
FIGURA 1. UBICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN DENTRO DEL POSGRADO EN ARQUITECTURA. 
8 
 
 
ANTECEDENTES 
La investigación se planteó como una continuación de proyectos anteriores que se 
enfocaron al estudio de la comunicación entre plantas, inspirados en el resultado de 
las evidencias encontradas en Lupinus uncinatos (una planta leguminosa 
ampliamente estudiada por la ciencia). El biólogo mexicano Vicente Espinosa 
encontró, en experimentos relacionados con las raíces de esta planta, un fenómeno 
interesante: puso nutrientes concentrados en una parte del sustrato donde estaban 
sostenidas un grupo de plantas de la especie mencionada, y sorprendentementelas 
raíces de todas las plantas crecieron hacia el punto donde se concentraban los 
nutrientes. El hecho de que algunas plantas estaban lejanas de este punto, pero por 
alguna razón sabían que para nutrirse debían desarrollar sus raíces hacia ese lugar, 
se puede explicar a través de algún tipo de comunicación entre plantas. Una forma 
de estudiar la comunicación entre seres vivos es la emisión de biofotones. Y ese 
fue el camino que eligió el equipo de investigación en el año 2010, conformado por 
la bióloga María Antonieta Goytia1, el biólogo Vicente Espinosa2 y la agroecóloga 
Alejandra Sahagún3. 
La teoría de biofotones tiene como base un fenómeno ampliamente 
estudiado por la ciencia: todo ser vivo tiene una emisión de luz de muy baja 
intensidad, que es imperceptible por el ojo humano. Esta se mide por medio de 
fotomultiplicadores. Se sabe que la longitud de onda de esta luminiscencia va de los 
200 a 800 nanómetros, y que es de baja intensidad porque va de unos cuantos a 
cientos de fotones por segundo por centímetro cuadrado de superficie. Lo 
interesante es que en esta teoría se propone que esta emisión lumínica forma un 
campo electromagnético en los seres vivos, y que tiene propiedades de radiación 
coherente, es decir, tienen un alto grado de orden cuya función es la regulación y 
control de los procesos biológicos (Popp, 1998, p. 117). Se han llevado a cabo 
 
1 Profesora-Investigadora del Área de Biología de la Preparatorio Agrícola de la Universidad 
Autónoma Chapingo. 
2 Profesor-investigador del Departamento de Edafología del Colegio de Posgraduados. 
3 Estudiante del Departamento de Agroecología de la Universidad Autónoma Chapingo en el año 
2010. 
9 
 
 
muchos experimentos que demuestran una correlación entre el grado de coherencia 
del campo biofotónico y el estado de salud de algunos organismos vivos. Por otro 
lado se han hecho experimentos con ciertas sustancias bioquímicas –como las 
hormonas—que continúan haciendo efecto después de ser aisladas químicamente 
por una barrera de cristal que permite el paso de la radiación lumínica de la 
sustancia. 
La teoría de biofotones propone que esta emisión lumínica coherente es el 
mecanismo que utilizamos todos los seres vivos para llevar a cabo nuestros 
procesos biológicos, para comunicarnos con otros seres vivos, así como para 
interpretar las características del ambiente. 
Partiendo de esta premisa, se puede deducir que el buen funcionamiento de 
este campo electromagnético (la teoría de biofotones lo llama campo biofotónico) 
es primordial para mantener un estado de bienestar en los seres vivos. Tomar en 
cuenta todos los factores que puedan estar alterando su actividad es fundamental. 
Especialmente ante la actual presencia de una cantidad enorme de campos 
electromagnéticos (CEM) artificiales que anteriormente no existían y que además 
interaccionan con los CEM propios del cuerpo humano. 
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
Actualmente la humanidad está sufriendo de enfermedades como consecuencia del 
desarrollo del mundo civilizado. La globalización, las telecomunicaciones, la 
intensificación del uso de aparatos eléctricos, el consumismo, los hábitos 
alimenticios, el sedentarismo y el alejamiento de la naturaleza, entre otras, son las 
causas de un incremento significativo en la incidencia de estos padecimientos que 
deterioran la calidad de vida de quienes las padecen y amenazan la prosperidad de 
las sociedades humanas. Es necesario desarrollar estrategias que fomenten y 
aseguren el bienestar del ser humano contemporáneo y futuro. Esto incluye el 
ámbito de la construcción pues el ser humano pasa gran parte de su tiempo en estos 
espacios. 
10 
 
 
Actualmente la arquitectura contempla diferentes aspectos para elevar la 
calidad de la habitabilidad de las edificaciones. En este sentido se concibe que los 
seres humanos tienen necesidades sociales, psicológicas y biológicas que se deben 
tomar en cuenta desde el diseño de los espacios habitables. El rubro de las 
necesidades biológicas es abordado cuando el diseñador provee las condiciones 
necesarias en el ambiente físico interior y exterior para que los usuarios puedan 
llevar una vida sana. Entre otros aspectos del ambiente físico interior, actualmente 
se está poniendo atención al manejo de los CEM que están presentes como los 
emitidos por telefonía celular, la televisión, el radio, los electrodomésticos y cargas 
eléctricas en el aire. Ante la falta de información sobre sus efectos, debe ponérseles 
atención y reducir la exposición a estos, como principio precautorio. 
En este sentido, esta investigación parte del siguiente problema: ¿Puede el 
armazón del ferrocemento, conectado a un sistema de puesta a tierra, atenuar los 
campos electromagnéticos artificiales presentes en el espacio habitable? 
JUSTIFICACIÓN 
El hombre desde su origen se ha desarrollado en un ambiente electromagnético 
natural. Así. ha estado expuesto a radiaciones cósmicas provenientes 
principalmente del Sol, radiaciones terrestres como el campo magnético de la tierra 
o los campos eléctricos propios de la atmósfera. Sin embargo en los últimos años 
se han incorporado campos electromagnéticos artificiales en el ambiente cotidiano, 
como consecuencia de la implementación de nuevas tecnologías: como las 
telecomunicaciones, el uso de aparatos eléctricos y las redes de distribución 
eléctrica, entre otros elementos. 
Los efectos de las radiaciones ionizantes en la salud humana están bien 
estudiados. Sin embargo actualmente las investigaciones no son suficientes para 
determinar qué efectos tienen las radiaciones no ionizantes a largo plazo en nuestro 
cuerpo. Diversos estudios han demostrado que a nivel celular y de tejidos los 
campos electromagnéticos de baja frecuencia son capaces de aumentar la 
11 
 
 
temperatura, inducir corrientes eléctricas y producir reacciones fotoquímicas. Sin 
embargo a nivel del organismo entero los efectos aún no han sido esclarecidos. 
Ante este panorama de incertidumbre, es necesario prevenir los posibles 
efectos adversos de la exposición a los CEM comunes hoy en día en nuestros 
espacios construidos, por medio de tecnologías constructivas que atenúen los 
campos electromagnéticos en el interior de las edificaciones. 
Por otro lado, la investigación en este campo es aún muy incipiente, por lo 
que es necesario e importante desarrollarla. Cabe destacar que en México y en el 
mundo es muy poco el avance que se ha hecho respecto a los campos 
electromagnéticos en el ámbito de la construcción. Sin embargo en otras disciplinas 
como la medicina y la biología el estudio de los campos electromagnéticos y su 
relación con los seres humanos está más estudiado. Por lo que no deja de ser 
pertinente que los expertos del hábitat construyan más información que les permita 
tener las herramientas necesarias para considerar los campos electromagnéticos 
en las edificaciones. 
OBJETIVOS 
El objetivo principal de esta investigación fue probar el uso de estructuras de 
ferrocemento para la atenuación de campos electromagnéticos en espacios 
construidos. Como objetivos específicos se hicieron los siguientes planteamientos. 
 Conocer los conceptos básicos de campo eléctrico, magnético y 
electromagnético para entender su interacción con los materiales. 
 Revisar los campos electromagnéticos que han estado presentes en el ambiente 
donde el ser humano se ha desarrollado a lo largo de la historia para distinguir 
el grado de alteración del ambiente electromagnético. 
 Describir la interacción de los campos electromagnéticos con el cuerpo humano 
para identificar las posibles repercusiones en la salud humana. 
12 
 
 
 Explorar corrientes arquitectónicas que aborden el manejo de campos 
electromagnéticos en el espacio habitable para distinguir estrategias usadas 
actualmente para la atenuación de camposelectromagnéticos. 
 Desarrollar una propuesta tecnológica basada en el ferrocemento como 
estructura y material base para la atenuación de campos electromagnéticos. 
 Evaluar por medio de un experimento la eficiencia de una estructura de 
ferrocemento conectada a tierra para la atenuación de campos 
electromagnéticos. 
HIPÓTESIS 
Se planteó la hipótesis de que una estructura de ferrocemento puede actuar como 
Jaula de Faraday al hacerle un sistema de conexión a tierra, y como consecuencia 
puede atenuar los campos electromagnéticos en el ambiente interior de la 
edificación. 
MÉTODO DE INVESTIGACIÓN 
Se realizó una investigación exploratoria con enfoque interdisciplinario en la que 
participan expertos de diferentes disciplinas, como Arquitectura, Ingeniería 
Eléctrica-Electrónica, Ingeniería civil y Agroecología. Constó de tres etapas, que se 
describen a continuación. 
La etapa teórica fue la primera de todas donde se establecieron los 
antecedentes y los fundamentos para sostener la importancia del manejo adecuado 
de los CEMs en las edificaciones para mejorar su habitabilidad. Al mismo tiempo se 
desarrolló la propuesta tecnológica de una jaula de Faraday de ferrocemento para 
la atenuación de campos electromagnéticos. 
En la segunda etapa (experimental) se hizo el diseño y aplicación de un 
experimento donde se utilizó una estructura de metal (a modo de un armazón de 
ferrocemento) conectada a tierra, que funciona como una Jaula de Faraday para 
lograr la atenuación de los campos electromagnéticos. 
13 
 
 
Finalmente en la etapa analítica se examinaron los resultados del 
experimento y se definieron las conclusiones derivadas de la investigación 
completa. 
 
14 
 
 
1. SER HUMANO Y ELECTROMAGNETISMO 
Se empezará con la descripción de lo que son los campos electromagnéticos, cómo 
están presentes en nuestro ambiente y cómo interaccionan con nuestro cuerpo. Los 
campos electromagnéticos (CEM) están en todo nuestro alrededor; las señales de 
radio y televisión, teléfonos celulares, los campos de las líneas eléctricas, radares, 
y otros. Están también dentro de nuestros cuerpos (bioelectromagnetismo), como 
los campos endógenos que mantienen el corazón latiendo, el cerebro pensando y 
los músculos moviéndose. En este sentido, los CEM pueden usarse para explorar 
en el interior del cuerpo humano, por ejemplo para diagnosticar enfermedades antes 
de detectar síntomas físicos, por medio de imágenes médicas, electrocardiografía, 
electroencefalografía y evaluaciones electrofisiológicas. Pueden sanar el cuerpo 
humano por medio de intervenciones terapéuticas para el cáncer, control del dolor, 
crecimiento de huesos, reparación de tejidos blandos, estimulación 
electrofisiológica y más. Sin embargo, también pueden dañar o matar a las 
personas, como la caída de rayos, las quemaduras eléctricas profundas y el shock 
eléctrico (Furse, et al., 2008, p. 1). 
Los CEM son usados en muchos dispositivos médicos, y en el futuro se 
prevén métodos de diagnóstico y tratamiento más detallados y localizados. Pronto 
repararán los conductos eléctricos nerviosos, para ayudar a los ciegos a ver, a los 
sordos a oír y a inválidos a caminar. El potencial del bioelectromagnetismo parece 
salir de los parámetros de nuestra imaginación (Furse, et al., 2008, p. 1). 
1.1 CONCEPTOS BÁSICOS DE CAMPOS ELÉCTRICOS Y MAGNÉTICOS 
El punto de partida para entender la interrelacion de los CEM, es el 
electromagnetismo clásico, que parte del fenómeno de que las cargas eléctricas 
ejercen fuerza sobre otras cargas. Los conceptos de campo eléctrico y magnético 
son usados para describir una multitud de bioefectos complejos que resultan de este 
fenómeno básico (Furse, et al., 2008, p. 1). 
 
15 
 
 
1.1.1 CAMPO ELÉCTRICO 
Se empezará con el concepto de campo eléctrico. La ley de Coulomb establece que 
las cargas eléctricas ejercen fuerzas en dirección linear entre ellas. En este sentido, 
cargas con el mismo signo se repelen y cargas con signos opuestos se atraen. La 
magnitud de la fuerza ejercida en una carga por otra carga es inversamente 
proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. Debido a que es casi imposible 
en la práctica hacer el seguimiento de las fuerzas ejercidas en cargas individuales, 
el concepto de campo eléctrico es usado para dar cuenta de las fuerzas (Furse, et 
al., 2008, p. 2). 
 
FIGURA 2 (A) FUERZA F EJERCIDA EN UNA CARGA DE PRUEBA QTEST EN UN PUNTO P EN EL ESPACIO (B) 
CAMPO ELÉCTRICO E EN UN PUNTO P DEFINIDO COMO E=F/QTEST FUENTE: (FURSE, ET AL., 2008) 
El concepto de campo eléctrico puede ser ilustrado de la siguiente manera: 
ubica una pequeña carga de prueba Qtest en un punto del espacio P, como se 
muestra en la Figura 2 (a). Dondequiera que otra carga exista ejercerá una fuerza F 
en esta carga de prueba. Por definición, la fuerza de campo eléctrico en un punto P 
está dada por 
𝐸 = 𝐹 𝑄𝑡𝑒𝑠𝑡(𝑉 𝑚)⁄⁄ 
como se muestra en la figura Figura 2 (b). Al ser E una fuerza por unidad de carga, 
E es también llamada intensidad de campo eléctrico, o usualmente solo campo 
eléctrico. Las unidades de E son los volts por metro (V/m). Será preciso mostrar que 
como F es un vector, E también es un vector. Un vector es una cantidad que tiene 
magnitud y dirección. Como consecuencia de la definición de campo eléctrico, una 
carga Q ubicada en un campo eléctrico E experimentará una fuerza dada por F=QE. 
16 
 
 
Cuanto más grande sea E, más grande será la fuerza F ejercida en la carga Q. El 
efecto fundamental de un campo eléctrico sobre un objeto colocado dentro de él, es 
el de ejercer fuerzas en las cargas de dicho objeto (Furse, et al., 2008). 
Debido a que E ejerce fuerzas en cargas eléctricas, se requiere trabajo para 
mover una carga de un punto en el espacio a otro en la presencia de un campo E. 
El trabajo hecho por unidad de carga es llamado diferencia de potencial eléctrico. 
La diferencia de potencial eléctrico es también conocida como potencial eléctrico, o 
solo voltaje, porque sus unidades son los volts (V) (Furse, et al., 2008). 
Mientras que E, es conocido como una función del espacio, la diferencia de 
potencial eléctrico entre dos puntos puede ser calculado. Al considerar un caso 
simple: cuando E es uniforme en el espacio entre dos puntos, y una carga positiva 
es movida de un punto a a un punto b; la diferencia de potencial eléctrico del punto 
b con respecto al punto a está dada por 
𝑉𝑏 − 𝑉𝑎 = 𝑉𝑏𝑎 = 𝐸𝑑(𝑉) 
donde d es la distancia entre los dos puntos. La diferencia de potencial eléctrico se 
refiere a energía potencial. Si una carga es movida de un punto a a un punto b, esta 
adquirirá energía potencial porque si es liberada, la fuerza ejercida sobre ella por E 
hará que se mueva, convirtiendo su energía potencial en energía cinética. Cuando 
el campo E no es uniforme, o cuando el camino entre a y b no es está en dirección 
opuesta de E, no aplica la misma ecuación, se deben hacer cálculos más 
complicados (Furse, et al., 2008). 
Muchos dispositivos de uso cotidiano como las baterías de 12 voltios de 
automóviles, o las pilas secas de 1.5 voltios son usados para producir diferencias 
de potencial eléctrico. Los grandes generadores eléctricos producen diferencias de 
potencial eléctrico que utilizamos para una multitud de propósitos en nuestros 
hogares. Los electrocardiogramas miden las diferencias de potencial eléctrico en la 
superficie de nuestro cuerpo causadas por el latido de nuestro corazón (Furse, et 
al., 2008). 
17 
 
 
Cuando E no varía en el tiempo, o cuando varía muy lentamente en el tiempo 
(la frecuencia es baja), el trabajo realizado para mover una carga entre dos puntos 
es independiente del camino que esta debe recorrer. En este caso, el campo E es 
considerado conservativo o estático, y la diferencia de potencial es una cantidad 
única. Cuando E varía rápidamente en el tiempo (la frecuencia es alta), el trabajorealizado para mover una carga entre dos puntos generalmente depende del camino 
por el que la carga es movida y no puede ser definida una única diferencia de 
potencial. En este caso, E no es un campo estático (Furse, et al., 2008). 
Por otro lado, las cargas en movimiento producen una corriente eléctrica, que 
es definida como el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo. La unidad de carga 
es el coulomb (C). La corriente en un punto dado en el espacio es la cantidad de 
carga que pasa por ese punto por segundo. La unidad de la corriente es el amperio 
(A). Como 1 A es equivalente a 1 C/s, la densidad de corriente es definida como 
corriente por unidad de área, su unidad es amperio por metro cuadrado (A/m2) 
(Furse, et al., 2008). 
Si una diferencia de potencial constante en el tiempo es aplicada entre dos 
puntos y una corriente I fluye entre los dos puntos como resultado de este voltaje 
aplicado, entonces la corriente está dada por I=V/R, donde R es la resistencia (sus 
unidades son los ohms) entre dos puntos. Como 
su nombre lo dice, la resistencia es la oposición 
al flujo de la corriente. Esta relación es llamada 
Ley de Ohm (Furse, et al., 2008). 
1.1.2 CAMPO MAGNÉTICO 
Se acaba de abordar el concepto de campo 
eléctrico, que es el resultado de las fuerzas 
entre cargas que actúan de formar linear entre 
ellas. Sin embargo, cuando las cargas eléctricas 
están en movimiento, ejercen otro tipo de fuerza 
entre ellas que no se manifiesta como una línea 
FIGURA 3. LA REGLA DE LA MANO DERECHA 
DESCRIBE LA DIRECCIÓN DE LA CORRIENTE 
ELÉCTRICA Y EL CAMPO MAGNÉTICO. 
FUENTE: (FURSE, CHRISTENSEN, & DURNEY, 
2008, PÁG. 6) 
18 
 
 
entre ellas. Se conoce como campo magnético a este otro tipo de fuerza. Las cargas 
en movimiento producen una corriente eléctrica I, en la Figura 3 el dedo pulgar 
muestra la dirección de su corriente. Ésta corriente I produce un campo magnético 
B en la dirección de los dedos de la Figura 3. La regla que describe la dirección de la 
corriente y su campo magnético asociado es llamada la regla de la mano derecha, 
debido al uso de la mano derecha para describirla. El pulgar apunta en la dirección 
de la corriente y los dedos representan el campo magnético (Furse, et al., 2008). 
El campo magnético no es capaz de ejercer fuerza en un carga estacionaria 
(como un campo eléctrico lo hace), pero si puede ejercer fuerza en cualquier carga 
en movimiento (en adición a la que es ejercida por el campo eléctrico). La fuerza en 
una carga en movimiento Qtest, moviéndose a una velocidad v en un punto P en el 
espacio, se muestra en la Figura 4 (a). La fuerza en la carga en movimiento tiene una 
magnitud de F=BvQtest, donde B es la densidad de flujo magnético. La dirección de 
la fuerza es perpendicular a ambas v y B, como se muestra en la Figura 4 (b). La 
unidad de B es el tesla (T). La densidad de flujo magnético es a veces llamada solo 
campo magnético (Furse, et al., 2008). 
 
FIGURA 4. (A) FUERZA F EJERCIDA POR UN CAMPO MAGNÉTICO EN UNA CARGA DE PRUEBA CON UNA 
VELOCIDAD V EN UN PUNTO P EN EL ESPACIO. F ES PERPEDICULAR A V. (B) LA DENSIDAD DE FLUJO 
MAGNÉTICO B DEFINIDA EN UN PUNTO P PARA CONSIDERAR F. B ES PERPEDICUALR A AMBAS V Y F. FUENTE: 
(FURSE, ET AL., 2008, P. 7) 
 
19 
 
 
1.1.3 FUENTES DE CAMPOS ELÉCTRICOS 
Debido a que los campos E están definidos como el cúmulo de fuerzas ejercidas 
por cargas a otras cargas, las fuentes fundamentales de campos E son las cargas 
eléctricas. Las ecuaciones de Maxwell proporcionan información específica sobre 
cómo las cargas actúan como fuente de campos E. Estas son un conjunto de 
ecuaciones que forman la estructura de toda la teoría clásica de campos 
electromagnéticos (Furse, et al., 2008). 
Dos de las ecuaciones de Maxwell describen las fuentes de E. Una fuente es 
un campo magnético B que varía en el tiempo, y la otra es una densidad de carga 
ƿ. Cada tipo de fuente produce campos E con características específicas. Para 
mayor claridad, se describen como si actuaran de forma separada, pero de forma 
general el campo E es producido por una combinación de ambas fuentes (Furse, et 
al., 2008). 
La primera de las ecuaciones que apoya a las de Maxwell que se aborda en 
este trabajo es la ley de Faraday: 
∇ × 𝐸 = −
𝜕𝐵
𝜕𝑡
 
∇ × E es una expresión matemática llamada rotacional del campo E, que 
significa que el E producido circundara el campo B que lo produce. ∂B/∂t es la tasa 
de cambio en el tiempo del campo B. Esta ecuación indica que un campo magnético 
B que varía en el tiempo crea un campo eléctrico E. De forma general, entre más 
alta sea la tasa de cambio de B, más fuerte será el campo E que produce. Este 
nuevo E también variará en el tiempo (Furse, et al., 2008). 
Existen muchas fuentes de campos magnéticos que varían en el tiempo. 
Cualquier cosa que requiere de la típica electricidad comercial tiene campos de 60 
Hz. Esto significa que los campos varían de forma sinusoidal (suben y bajan) 60 
veces por segundo. Los campos que varían sinusoidalmente en el tiempo son 
llamados campos de corriente alterna (AC por sus siglas en inglés). Sesenta hertz 
20 
 
 
es un cambio relativamente pequeño en el campo magnético, y por lo tanto el campo 
eléctrico producido es bastante pequeño. Este tipo de campos con variaciones leves 
se consideran como constantes en el tiempo (Furse, et al., 2008). 
Los campos que no varían en el tiempo (como los producidos por baterías o 
por imanes permanentes) son llamados campos de corriente directa (DC por sus 
siglas en inglés). En el caso de la DC, el campo magnético no produce un campo 
eléctrico, y se puede decir que los campos están desacoplados. Cambios más 
rápidos en los campos magnéticos son creados en los sistemas de comunicación 
como los teléfonos celulares, que operan de 1,800 a 1,900 MHz4. Estas fuentes son 
también sinusoidales, y la derivada del tiempo de los campos magnéticos tiene un 
orden de 109 mayor que para la electricidad comercial de 60 Hz. De esta forma el 
campo magnético que varía en el tiempo genera un campo eléctrico significativo 
(Furse, et al., 2008). 
Otros dispositivos utilizan campos que son pulsados, como muchas 
aplicaciones de imagen. Por ejemplo, algunos tipos de tomografías de microondas 
usan pulsos de frecuencias de 300 a 3,000 MHz, y un nuevo tipo de mastografía 
con microondas usa pulsos de frecuencias superiores a 5,000 MHz. Estas fuentes 
no son sinusoidales. Son explosiones de energía llamadas pulsos ultrawideband 
(banda ultra ancha), suben y bajan muy rápido (de microsegundos a 
nanosegundos). De esta forma, su tasa de cambio en el tiempo es muy alta, y se 
crean campos eléctricos significativos como resultado de campo magnético que 
varía en el tiempo (Furse, et al., 2008). 
Otra de las ecuaciones que dan pie a las de Maxwell, la ley de Gauss, 
describe el campo eléctrico E producido por una densidad de carga: 
∇ ∙ 𝐸 = 𝜌 𝜀⁄ 
la expresión ∇ ∙ E es llamada divergencia de E, que significa que un campo E es 
creado y empieza como una fuente ρ, que es la densidad de carga eléctrica, dada 
 
4 1 MHz = 106 Hz = 1 000 000 Hz 
21 
 
 
en Coulombs por metro cúbico (C/m3). ε es un parámetro conocido como 
permeabilidad, o constante dieléctrica, que solo cambia la magnitud del campo 
eléctrico pero no lo crea o cambia su dirección. La ecuación anterior significa que la 
carga eléctrica crea un campo eléctrico, y que las líneas de ese E empiezan y 
terminan en cargas (Furse, et al., 2008). 
1.1.4 FUENTES DE CAMPOS MAGNÉTICOS (ECUACIONES DE MAXWELL) 
Otras dos de las ecuaciones describen las fuentes de campos magnéticos B. La ley 
de Ampere establece que 
∇ × 𝐵 = 𝜇(𝐽 + 𝜀𝜕𝐸 𝜕𝑡⁄ ) 
donde μ es una constante llamada permeabilidad que afecta la magnitud del campo 
pero no lo produce o cambia su dirección. Como con la ley de Faraday, ∂E⁄∂t 
representa latasa de cambio en el tiempo de un campo eléctrico. La ley de Ampere 
muestra que la densidad de corriente J (A/m2) y un campo eléctrico que varía en el 
tiempo ∂E⁄∂t son ambas fuentes de campos B, y que las líneas que produce ese B 
producido por estas dos fuentes se enroscan alrededor J y ∂E⁄∂t. El campo 
magnético producido por un campo eléctrico que varía en el tiempo siempre variará 
en el tiempo, es decir, será de corriente alterna (AC). El campo magnético producido 
por J puede ser de corriente alterna o corriente directa (DC), dependiendo de J 
(Furse, et al., 2008). 
Y finalmente, la última ecuación, la ley de Gauss para el magnetismo, es: 
∇ × 𝐸 = 0 
esta ecuación establece que la divergencia de B es siempre cero, que significa que 
no hay cargas magnéticas análogas a cargas eléctricas y que las líneas del campo 
B siempre se producen en circuitos cerrados ya que no comienzan y terminan en 
cargas, como lo hacen los campos E. En frecuencias bajas, el campo E que varía 
en el tiempo es una fuente débil comprada con J, y los sistemas típicos de baja 
22 
 
 
frecuencia no generan campos B significativos producidos por ∂E⁄∂t (Furse, et al., 
2008). 
INTERACCIONES DE LOS CAMPOS ELÉCTRICOS Y MAGNÉTICOS CON MATERIALES 
La interacción fundamental de los campos eléctricos E y magnéticos B con 
materiales es que E y B ejercen fuerzas sobre las cargas de los materiales. Esta 
interacción es aún más complicada que eso, debido a que las cargas en los 
materiales también actúan como fuentes de campos E y B. Los campos aplicados, 
como suelen llamarse, son producidos por fuentes de cargas externas al material 
dado en ausencia del material. Por otro lado, los campos internos son una 
combinación de los campos aplicados y los campos producidos por las cargas 
dentro del material (Furse, et al., 2008). 
Por otro lado, están los campos de dispersión, que son campos externos al 
objeto, que producen cargas en el interior del objeto. En este sentido, usualmente 
en un objeto eléctricamente neutro, la suma algebraica de las cargas internas 
positivas y negativas es cero, y las cargas positivas y negativas están 
microscópicamente tan cerca que los campos que producen se cancelan a nivel 
macroscópico. Sin embargo, los campos aplicados ejercen fuerzas en las cargas 
internas que causa que se separen, de forma que los campos macroscópicos que 
producen ya no se cancelan. Estos campos se combinan con los campos aplicados 
originales para producir un nuevo campo interno, que afecta aún más las cargas 
internas. Este proceso continua hasta que un equilibrio es alcanzado, lo que resulta 
en un campo interno neto (Furse, et al., 2008). 
En muchos casos, la contabilización de la interacción con las cargas en un 
material a escala microscópica es imposible en la práctica. Por consiguiente, la 
interacción es descrita macroscópicamente en términos de tres efectos de los 
campos en las cargas del material: polarización inducida de dipolo, alineación de 
los dipolos eléctricos ya existentes, y el movimiento de cargas libres (Furse, et al., 
2008). 
23 
 
 
Inicialmente se describirá el concepto 
de dipolos inducidos. En este caso, antes de 
que el campo E sea aplicado, las cargas 
positivas y negativas están tan cercanas entre 
ellas que los campos macroscópicos que 
producen se cancelan entre ellos. Cuando un 
campo E es aplicado, la carga positiva se 
mueve en una dirección y la carga negativa se 
mueve en dirección opuesta, esto da como 
resultado una leve separación de carga. La 
combinación de carga positiva y negativa 
separada por una pequeña distancia es llamada 
dipolo eléctrico (Ver Figura 5). Estas son cargas ligadas, debido a que están retenidas 
en su lugar por enlaces moleculares y no son libres de moverse a otra molécula. La 
creación de dipolos eléctricos por medio de esta separación de carga es llamada 
polarización inducida (Furse, et al., 2008). 
En algunos materiales, como los materiales biológicos basados en 
hidrógeno, los dipolos eléctricos existen inclusive sin la presencia de una campo E 
aplicado. Estos dipolos permanentes son orientados al azar, de modo que los 
campos netos que producen dan cero. Cuando se aplica un campo eléctrico, los 
dipolos permanentes se alinean parcialmente con el campo E aplicado. Este ejerce 
una fuerza hacia una dirección en la carga positiva del dipolo y otra fuerza en 
dirección opuesta en la carga negativa. Lo que causa que el dipolo gire ligeramente 
y se alinea parcialmente con el campo E aplicado. Esta alineación parcial de los 
dipolos permanentes reduce la aleatorización, así que el campo E neto producido 
por la colección de dipolos ya no es cero (Furse, et al., 2008). 
El tercer efecto de los campos E aplicados en las cargas de los materiales se 
presenta cuando algunas cargas, como electrones o iones, en los materiales son 
libres, en el sentido que están enlazadas débilmente, y pueden moverse entre las 
moléculas en respuesta a un campo E aplicado. Estas cargas se mueven pequeñas 
FIGURA 5. DIPOLO ELÉCTRICO: FUENTE: 
(UNIVERSIDAD DE SEVILLA, 2013) 
24 
 
 
distancias, colisionan con otras partículas, y luego se mueven en una dirección 
diferente, esto da como resultado un promedio de velocidad a nivel macroscópico 
en la dirección del campo E aplicado. El movimiento de estas cargas libres crea una 
corriente, que es llamada corriente de conducción. Los metales y los tejidos con 
mayor contenido de agua, tienen más cargas libres que los materiales aislantes 
(como el vidrio, platico, hueso, o grasa). Las corrientes de conducción causan 
calentamiento y pérdida de energía en un material (Furse, et al., 2008). 
Los campos E causan una alineación parcial a los dipolos eléctricos 
permanentes en los materiales, de forma similar, los campos magnéticos (B) causan 
una alineación parcial de los dipolos magnéticos permanentes en los materiales. Sin 
embargo en los campos B no hay un efecto análogo a la separación de cargas 
eléctricas por un campo E aplicado (Furse, et al., 2008). 
Debido a que las interacciones de E y B con los materiales son muy 
complejas para estudiarlos en términos de cargas individuales, se han definido tres 
parámetros para contabilizar estas interacciones en una escala macroscópica. La 
permitividad o constante dieléctrica se usa para estimar la polarización inducida y la 
alineación de dipolos eléctricos permanentes. La permitividad describe que tanto 
ocurre la polarización inducida y la alineación parcial de dipolos eléctricos 
permanentes ante un campo E aplicado. La corriente de conducción es estimada 
por medio de la conductividad, que describe cuanta densidad de corriente de 
conducción produce un campo E aplicado. La alineación de dipolos magnéticos 
permanentes es estimada con base en la permeabilidad, que describe cuanta 
alineación parcial de dipolos magnéticos permanentes ocurre cuando un campo B 
es aplicado (Furse, et al., 2008). 
La permitividad es representada generalmente por la letra griega épsilon (ε); 
sus unidades son los faradios por metro (F/m). La permitividad del vacio (donde no 
hay cargas) es llamada ε0 y en el Sistema Internacional de Unidades ε0= 8.854 x 10-
12 F/m. La permitividad relativa es definida como εr= ε/ε0; es la pemitividad relativa al 
vacio, y no tiene unidad. La conductividad es representada por la letra griega sigma 
25 
 
 
(σ); sus unidades son los siemens por metro (S/m), que es lo mismo que 1/ohm-m. 
La permeabilidad es representada por la letra griega mu (µ); sus unidades son los 
henrys por metro (H/m). La permeabilidad del vacio es µ0 = 4π x 10-7 H/m, y la 
permeabilidad relativa es definida como µr= µ/µ0; y no tiene unidades (Furse, et al., 
2008). 
1.1.5 OTRAS DEFINICIONES DE CAMPO ELECTROMAGNÉTICO 
Otras dos definiciones son utilizadas en la teoría de campo electromagnético. Una 
de ellas es el tema de fuerza de campo magnético o intensidad de campomagnético, definida como 
𝑯 = 𝑩 𝜇⁄ (𝐴 𝑚⁄ ) 
que tiene las unidades de amperios por metro (A/m). Normalmente es más 
conveniente usar H que B para describir las interacciones de ondas 
electromagnéticas. En la práctica, ambas son utilizadas para referirse a campos 
magnéticos simples (Furse, et al., 2008). 
La otra definición es la densidad de flujo eléctrico o desplazamiento eléctrico, 
definida como 
𝑫 = 𝜀𝑬(𝐶 𝑚2⁄ ) 
sus unidades son los culombios por metro cuadro (C/m2). Algunas veces es más 
conveniente usar D que E en la teoría de campo electromagnético (Furse, et al., 
2008). 
En este apartado, se abordó la naturales de los campos eléctrico, magnético y 
electromagnético. A continuación se considera las fuentes de campos 
electromagnéticos a las que hemos estado expuestos a lo largo de la historia de la 
humanidad. 
 
26 
 
 
1.2 AMBIENTE ELECTROMAGNÉTICO: PASADO Y PRESENTE 
La sociedad contemporánea está marcada fuertemente por el uso de la tecnología, 
utilizamos teléfonos para comunicarnos, computadoras para compartir y buscar 
información, lavadoras para la limpieza de nuestra ropa, refrigeradores para 
mantener nuestros alimentos frescos, televisores para entretenernos y sigue una 
larga lista de ejemplos. Mucha de esta tecnología, que es parte intrínseca de nuestra 
vida, produce campos electromagnéticos debidos a que para el funcionamiento de 
estos dispositivos se requieren corrientes eléctricas o porque utilizan campos 
electromagnéticos para transmitir información. 
En nuestro ambiente natural hay una inmensa cantidad de campos 
electromagnéticos en todas partes, solo que nuestros ojos no son capaces de 
verlos. Existen campos eléctricos por la acumulación de cargas en la atmósfera, el 
campo magnético de la Tierra nos permite orientarnos con una brújula. 
También están presentes otro tipo de campos electromagnéticos que no son 
parte de la naturaleza, sino que producidos por el ser humano. Como es el caso de 
las líneas de distribución de electricidad que llevan asociados campos 
electromagnéticos de baja frecuencia. También se utilizan diversos tipos de ondas 
electromagnéticas para transmitir información, por medio de estaciones de radio, 
antenas de televisión o estaciones de telefonía móvil. 
En este sentido, existe una gran variedad de tipos de ondas 
electromagnéticas. El espectro electromagnético es el rango de todas las 
radiaciones electromagnéticas. Una de las magnitudes principales para caracterizar 
un campo electromagnético es su frecuencia o su longitud de onda. Las ondas 
electromagnéticas se pueden considerar series de ondas muy uniformes que se 
mueven a una velocidad constante: la velocidad de la luz, que es de 300 000 000 
m/s. La frecuencia describe el número de veces que la onda oscila en un segundo. 
Así, el espectro electromagnético contiene ondas muy grandes, mayores a un 
kilómetro (1 000 m) que oscilan pocas veces en un segundo y unas muy pequeñas, 
menor a un nanómetro (0. 000 000 001 m) que oscilan una inmensa cantidad de 
27 
 
 
veces en un segundo. Entender estos conceptos es importante cuando de campos 
electromagnéticos se trata. 
A continuación se hará una descripción histórica de los campos 
electromagnéticos con el afán de concientizar que tanto habría que poner atención 
a este asunto, es decir que tanto se ha modificado el ambiente electromagnético en 
la historia de la evolución humana. 
1.2.1 AMBIENTE ELECTROMAGNÉTICO NATURAL 
El Australopithecus ramidus es el antepasado más antiguo del ser 
humano, apareció entre cinco y siete millones de años atrás (Ver Figura 6) en África, 
y marca la separación del linaje del hombre con el de los chimpancés (Ayala, 2001). 
Durante todo ese periodo la vida en la Tierra se desarrolló entre varios tipos de 
radiación electromagnética natural. Los homínidos fueron evolucionando y 
adaptando su organismo a campos electromagnéticos (CEM) naturales de origen 
cósmico y terrestre. 
1.2.1.1 RADIACIONES CÓSMICAS 
Los CEM de origen cósmico provienen principalmente del Sol, donde se produce 
energía solar como resultado del proceso de fusión nuclear (IBE, 2012). La energía 
solar que envía esta estrella llega a la Tierra en forma de ondas electromagnéticas 
que varían con respecto a su longitud de onda desde 0.001 nm a 1 000 000 000 nm 
FIGURA 6 LÍNEA DEL TIEMPO DE LOS HOMÍNIDOS. 
28 
 
 
(Gliessman, 2002), esto significa que estas ondas pueden tener una longitud tan 
pequeña como la millonésima parte de un milímetro o tan grandes como 1 km. En 
este sentido, el Sol emite energía en todas las longitudes de onda, pero no emite la 
misma proporción de todas ellas. Alrededor del 40% está en la región visible del 
espectro, 50% en el infrarrojo, el 9% en el 
ultravioleta y el 1% abraca el resto del 
espectro (Bravo, 1997). 
Así, el Sol emite radiación 
electromagnética en todas las longitudes de 
onda (ver Figura 7), sin embargo no todas las 
ondas pueden penetrar las distintas capas de 
la atmosfera terrestre (IBE, 2012, p. 4). 
La gran parte de la radiación de alta 
energía, es decir, de alta frecuencia y longitud 
de onda pequeña, es absorbida por los 
átomos y moléculas de las capas 
atmosféricas superiores. Estos átomos y 
moléculas se separan en elementos más 
pequeños: iones y electrones libres, que se liberan y dan lugar a la ionósfera. Por 
su parte, la radiación ultravioleta, con menor contenido de energía, es bloqueada 
por la capa de ozono. Muchas ondas de radio son reflejadas también por la 
ionósfera (Bravo, 1997). 
 La atmósfera solo permite la entrada a la radiación que se encuentra en dos 
regiones específicas del espectro: la región visible y una región de ondas de radio 
de longitud de onda de un milímetro a 30 metros que incluye a las microondas. Estas 
regiones del espectro se conocen como ventanas atmosféricas (ver Figura 8). El 
FIGURA 7. EL ESPECTRO 
ELECTROMAGNÉTICO Y LA LONGITUD DE 
ONDA. 
29 
 
 
resto de la radiación solar es absorbida o dispersada a la atmósfera y no llega a la 
superficie terrestre (Bravo, 1997). 
No es coincidencia que sea precisamente ese tipo de luz [visible] la que 
pueden ver nuestros ojos, y los de casi todos los otros animales que viven 
en la superficie de la Tierra; después de todo somos el resultado de un 
proceso evolutivo en el que las especies que generaron ojos para ver otras 
radiaciones quedaron en tinieblas y consecuentemente en desventaja 
respecto a los que sí podían ver (Bravo, 1997). 
Cabe resaltar que la ventana atmosférica perteneciente a las señales de 
radio es enormemente pequeña comparada con la recibida en el rango de la luz 
visible (Bravo, 1997). 
…se ha dicho que la energía 
empleada en pasar la hoja 
de un libro es mucho mayor 
que toda la energía que se 
ha recibido en radioondas 
desde el inicio de la 
radioastronomía (Bravo, 
1997). 
Por otro lado, debajo de la 
atmósfera, la Tierra también emite 
diversos tipos de energía 
electromagnética. La Tierra está 
envuelta por su propio campo 
magnético, con un ritmo más o 
menos constante, que es esencial 
para el ritmo de la vida (IBE, 2012, p. 4). 
1.2.1.2 RADIACIONES TERRESTRES 
El campo magnético natural es debido a que la Tierra actúa como un imán 
permanente. Ese imán tiene su eje con una inclinación de alrededor de 11° respecto 
al eje de rotación terrestre. El valor del campo geomagnético es constante en cada 
lugar, sin embargo cambia significativamente según su posición sobre la Tierra 
(Aguilar-Gutiérrez, 2001, p. 148). 
FIGURA 8. LA MAYORÍA DE LAS ONDAS DE RADIO LLEGAN A LA 
TIERRA, JUNTO CON UNA "VENTANA" ESTRECHA DE INFRA 
ROJO, ULTRA VIOLETA, Y LAS FRECUENCIAS DE LUZ VISIBLE. 
FUENTE: (NASA, 2011) 
30 
 
 
Además del campo magnético antes descrito y cuyo origen está adentro de 
la Tierra, existen otra serie de componentes magnéticos relacionados con la 
actividad solar, las tormentas y la radiación cósmica, entreotros (Aguilar-Gutiérrez, 
2001, p. 148). 
Están presentes también campos eléctricos naturales: los propios de la Tierra 
y de la atmósfera. Existe un campo eléctrico estático vertical que apunta hacia abajo 
y es perpendicular a la superficie terrestre de unos 100-120 V/m. Es una carga 
negativa sobre la superficie debida primordialmente al viento solar o flujo de 
protones procedentes del Sol que quedan atrapados por el campo magnético de la 
Tierra en los denominados cinturones de Van Allen que después de una serie de 
ionizaciones por el choque con moléculas de nitrógeno y oxígeno dan lugar a una 
gran cantidad de electrones libres que entran en la atmósfera por las regiones 
polares. Después distribuyen su carga a través de las regiones bajas de la 
atmósfera, finalmente caen a la superficie de la Tierra y con ello aumentan su 
concentración de carga negativa. Así esta carga negativa de la Tierra en conjunción 
con la carga positiva de los iones en la atmósfera dan lugar a un campo eléctrico 
estático dirigido hacia abajo (Aguilar-Gutiérrez, 2001, p. 106). 
Además las tormentas proveen la carga necesaria para mantener un flujo de 
cargas entre la atmósfera y la Tierra. Las nuves electrificadas extraen iones 
negativos desde la atmósfera superior más conductora por medio de la atracción 
que ejerce la parte superior positiva de la nube y posteriormente envía las cargas 
negativas de la parte inferior a la Tierra por medio de los rayos. Las tormentas 
cambian los campos eléctricos locales a distancias hasta de 50 km. Es importante 
tener en cuenta que en cada instante hay unas 2 000 tormentas ocurriendo 
simultáneamente en todo el planeta y que ocurren 44 000 tormentas diarias que 
producen 8 millones de rayos por segundo en un día (Aguilar-Gutiérrez, 2001, p. 
108). 
 
31 
 
 
1.2.2 AMBIENTE ELECTROMAGNÉTICO ARTIFICIAL 
En el curso de la evolución, es decir, de cinco a siete millones de años, los seres 
humanos se han adaptado a este ambiente electromagnético específico 
permanente en el planeta. Sin embargo, este balance natural ha sido trastocado 
recientemente debido a que en los últimos 150 años el hombre ha estado añadiendo 
sus propios campos electromagnéticos sin tomar en cuenta las consideraciones 
biológicas de sus implicaciones (IBE, 2012, p. 4). 
El electromagnetismo es un fenómeno muy importante donde la relación 
ciencia-tecnología no ha tenido una frontera bien definida (Braun, 1992). El 
desarrollo de ambas ha estado estrechamente relacionado. Tiene ya una larga 
historia, el inicio de la aplicación de los conocimientos sobre electromagnetismo es 
el siglo XIX. A continuación se hará una descripción histórica de la tecnología 
electromagnética, es decir, de cómo el ser humano fue introduciendo campos 
electromagnéticos a su ambiente, principalmente en áreas urbanas. 
El telégrafo eléctrico fue uno de los primeros inventos que surgieron de las 
aplicaciones de los estudios sobre electricidad, empezó a utilizarse en el año 1837. 
Consiste en un aparato que transmite mensajes codificados a larga distancia por 
medio de impulsos eléctricos que circulan a través de un cable. Primero fue usado 
para la transmisión de mensajes a distancias relativamente cortas, locales. Hacia 
mediados de siglo XIX se presentó la necesidad de una red telegráfica entre Europa 
y América. En 1866 se instaló el primer cable trasatlántico que conectó a Wall Street 
en Nueva York con Londres (Braun, 1992). Estos se pueden consideran el primer 
tipo de energía emitida por el ser humano que al utilizar una corriente directa para 
su funcionamiento esta genera un campo magnético asociado a ella. El nivel de 
exposición al que podían estar las personas era significativamente pequeño. Pero 
ahí no se quedó el hombre, sigamos explorando. 
En 1879, después de un camino lleno de trabajo y de mucha inversión 
monetaria, Thomas Alva Edison (1847-1931) logró materializar la lámpara 
incandescente en la que un filamento de carbón emitía luz al hacerle pasar una 
32 
 
 
corriente eléctrica, logró que iluminara por más de 40 horas. Con este invento se 
abrió un campo de aplicación que creó la necesidad de construir generadores de 
electricidad eficientes (Braun, 1992). 
En este sentido, Edison estableció la primera estación eléctrica en 1881 en 
Nueva York. La estación eléctrica era una planta en la que se generaba electricidad 
y de ahí se hacía la distribución para la iluminación (Braun, 1992). Las corrientes 
eléctricas utilizadas, generaban campos electromagnéticos, añadiendo un poco 
más de energías artificiales que no habían existido en el ambiente urbano. 
Esta distribución de la energía eléctrica se aprovechó para ser utilizada como 
fuerza motriz por medio de motores eléctricos. Se estableció un nuevo medio 
universal y barato para la industria y los transportes con lo que se creó la industria 
eléctrica pesada (Braun, 1992). Este suceso implicó que en el ambiente laboral los 
empleados empezaron a estar a expuestos a campos electromagnéticos con 
características a las que no estaban acostumbrados en su vida y en la de sus 
antepasados. 
Sin embargo, la corriente eléctrica que utilizaba Edison presentó problemas, 
porque era corriente directa. Esto significaba que se requirieran cables muy gruesos 
que incrementaban los costos, y por otro lado, la creciente demanda de iluminación 
necesitaba cargas cada vez más altas que, en consecuencia, implicaban enormes 
corrientes eléctricas. La principal objeción era que un generador de corriente directa 
produce la corriente con un voltaje determinado que no puede variar, es decir, no 
habría forma de reducir el voltaje al valor que se necesitara en el lugar de consumo, 
en particular en el uso doméstico (Braun, 1992). 
 
33 
 
 
Los generadores de corriente alterna y el transformador fueron la alternativa 
a la estación eléctrica de Edison; su funcionamiento se fundamentó en la ley de 
inducción de Faraday (Braun, 1992). 
En 1888 Nikola Tesla desarrolló un generador polifásico alterno que producía 
gran potencia eléctrica; que en poco tiempo se utilizó ampliamente, hasta la fecha 
los generadores que se emplean son versiones mejoradas de este invento, que 
produjeron corrientes con diversas frecuencias. Con el tiempo se ha convenido en 
utilizar una frecuencia estándar de 60 Hz (Braun, 1992). 
Por otro lado, el transformador fue desarrollado en su etapa inicial por Lucien 
H. Gaulard (inventor francés) y John D. Gibbs (ingeniero inglés), lo incorporaron a 
un sistema de iluminación de corriente alterna, sin embargo su sistema tenía 
diversas fallas. En 1885, tres húngaros; Otto T. Blánthy, Max Déri y Karl Zipernowski 
mejoraron el diseño del transformador de sus predecesores y establecieron el 
sistema de iluminación que se utiliza hoy en día (ver Figura 9). El estadounidense 
George Westinghouse por medio del ingeniero eléctrico William Stanley hecho a 
andar una planta que operó con corriente alterna en 1886. El generador producía 
una corriente de 500 V, y por medio de transformadores redujeron el voltaje hasta 
100 V, lo necesario para encender las lámparas. Schallenber, del equipo de 
FIGURA 9. REPRESENTACIÓN DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ELECTRICIDAD, 
DESDE LA PLANTA GENERADORA HASTA LOS DIFERENTES TIPOS DE CONSUMIDORES. 
FUENTE: (BRAUN, 1992) 
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Westinghouse, inventó un medidor de energía eléctrica consumida, para poder 
cobrarla adecuadamente (Braun, 1992). 
Ya para 1895 inició el funcionamiento de generadores inmensos que 
alimentaron de electricidad a lugares muy lejanos, incluso a cientos de kilómetros. 
Desde esas fechas se sigue expandiendo el establecimiento de sistemas de 
transmisión a todos los países, a los lugares más aislados. También se ha ido 
mejorando significativamente el sistema (Braun, 1992). 
Con este adelantó se logró distribuir la electricidad en áreas más grandes 
aumentando con ello la presencia