Simulación Electromagnética de Absorción de Radiación Electromagnética en el rango GHz

Jose Alberto Carballo-Madrigal, Renato Rimolo-Donadio, Christian Schuster

Resumen


La exposición humana a radiaciones no ionizantes en alta frecuencia se ha vuelto común debido a la gran cantidad de sistemas que operan en ese rango, tales como teléfonos celulares, redes inalámbricas de datos y sistemas de comunicación en general. Modelar el impacto de este tipo de radiaciones es importante debido a los potenciales riesgos a la salud humana a corto y largo plazo, así como para la definición de límites de seguridad. Desde la perspectiva de la simulación numérica, esto es una tarea difícil debido a que las longitudes de onda asociadas son mucho más pequeñas que la dimensión típica del cuerpo humano, lo que resulta en un requerimiento de discretización muy fina de los modelos geométricos, con una consecuente alta demanda en los recursos de computación y largos tiempos de ejecución.

En este artículo se estudia la factibilidad de realizar simulaciones de onda completa para estimar el campo electromagnético absorbido en alta frecuencia, hasta 10 GHz, con solucionadores numéricos de propósito general y geometrías con tamaños relevantes en relación al tamaño del cuerpo humano. Geometrías simples son analizadas, definiendo las propiedades del agua fresca para su región interna. Tres diferentes métodos son evaluados: el método de integración finita (FIT), el método de elementos finitos (FEM) y el método de los momentos (MoM), con la intención de determinar la convergencia del resultado y los recursos computacionales necesarios en cada caso. Los resultados indican que a 10 GHz se torna difícil realizar dichos análisis con un recurso computacional moderado (hasta 64 GB RAM), pero algunas aproximaciones podrían ser explotadas debido a que la penetración del campo en ese rango de frecuencias esta principalmente acotada a la región cercana a la superficie del objeto.


Palabras clave


Bioelectromagnetismo; Electromagnetismo Computacional; Método de Elementos Finitos; Método de Integración Finita; Métodos de los Momentos; Tasa de Absorción Específica.

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DOI: https://doi.org/10.18845/tm.v31i2.3634