Investigaciones
Conceptos basicos de Ondas Electromagneticas Guiadas
Onda: Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto. Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse. El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda.
Onda Electromagnética: Una onda electromagnética es un término que describe la forma de desplazamiento de la radiación electromagnética a través del el espacio. La radiación electromagnética se caracteriza por tener dos campos, uno eléctrico y otro magnético, y se desplaza en forma de onda con los dos campos perpendiculares oscilantes. Antes se pensaba que nada se podía propagar por el vacío y que las ondas electromagnéticas necesitaban un medio en el que viajar. A este medio se le llamaba éter pero nunca se encontró, por el contrario, se ha demostrado que las ondas de radiación electromagnética son capaces de propagarse por el espacio vacío, algo que ha sido muy importante en el desarrollo de algunas tecnologías y en el avance de la ciencia.
Frecuencia: El término proviene del latín frequentĭa y también permite hacer referencia a la cantidad de veces que un proceso periódico se repite por unidad de tiempo. El Sistema Internacional señala que las frecuencias se miden en Hertz (Hz), una unidad que lleva el nombre del físico alemán Heinrich Rudolf Hertz. Un Hz es un suceso que se repite una vez por segundo; por eso, la unidad también se conoce como ciclo por segundo (cps).
Periodo: El tiempo que tarda en reproducirse una oscilación o ciclo; la unidad de medida, típicamente es el segundo (s).
Frecuencia Angular: Es la frecuencia del movimiento senoidal,expresada en proporción del cambio de ángulo.Las unidades son radianes por segundo,y la abreviación es la minuscula griega ().La frecuencia angular está igual a 2 veces la frecuencia en Hz. Una revolución completa está igual a 2 radianes.
Amplitud: Es el valor máximo de un movimiento o señal. Se trata de la distancia que hay desde el punto de equilibrio (cero), hasta uno de los extremos del movimiento, puede ser el punto positivo o el negativo. Típicamente este valor puede medirse en metros (m) o kilómetros (km).
Transductor: Dispositivo que proporciona una salida utilizable en respuesta a una magnitud física, propiedad o condición específica que se desea medir, generalmente se trata de un dispositivo utilizado para convertir un fenómeno físico en una señal eléctrica. El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza (por ejemplo: electromecánica, transforma una señal eléctrica en mecánica o viceversa Es un dispositivo usado principalmente en la industria, en la medicina, en la agricultura, en robótica, en aeronáutica, etc. para obtener la información de entornos físicos y químicos y conseguir (a partir de esta información) señales o impulsos eléctricos o viceversa.
Modular: Modificación en la frecuencia o en la amplitud de las ondas eléctricas para así poder transmitir y recibir de mejor modo las señales.
Módem: Es un dispositivo que se utiliza para comunicarse con una red de computadoras.
Espectro de frecuencia: El espectro de frecuencia de un fenómeno ondulatorio (sonoro, luminoso o electromagnético), superposición de ondas de varias frecuencias, es una medida de la distribución de amplitudes de cada frecuencia. También se llama espectro de frecuencia al gráfico de intensidad frente a frecuencia de una onda particular. El espectro de frecuencias o descomposición espectral de frecuencias puede aplicarse a cualquier concepto asociado con frecuencia o movimientos ondulatorios, sonoro y electromagnético = Una fuente de luz puede tener muchos colores mezclados en diferentes cantidades (intensidades).
Resonancia: Prolongación de un sonido en el espacio una vez ha sido producido, y que disminuye gradualmente hasta desaparecer: la resonancia es un fenómeno acústico producido por el choque de las ondas sonoras con un obstáculo.
Histéresis: Cuando un material ferromagnético, sobre el cual ha estado actuando un campo magnético, cesa la aplicación de éste, el material no anula completamente su magnetismo, sino que permanece un cierto magnetismo residual.
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¿Qué en la ciencia?
La ciencia es el conjunto de conocimientos organizados, jerarquizados y comprobables, obtenidos a partir de la observación de los fenómenos naturales y sociales de la realidad (tanto natural como humana), y también de la experimentación y demostración empírica de las interpretaciones que les damos.
Estos conocimientos, además, son registrados y sirven de base a las generaciones futuras. Así que la ciencia se nutre a sí misma, se cuestiona, depura y acumula con el paso del tiempo.
En el concepto de ciencia están contenidos diferentes saberes, técnicas, teorías e instituciones. Todo ello, en principio, tiene como objetivo descubrir cuáles son las leyes fundamentales que rigen la realidad, cómo lo hacen y, de ser posible, por qué.
Se trata de un producto cultural de la humanidad moderna, quizá uno de los más celebrados y reconocidos de su historia, cuyas raíces sin embargo han estado con nosotros desde la Antigüedad clásica.
La ciencia es un modelo de pensamiento inspirado en la racionalidad humana y en el espíritu crítico, valores filosóficos que tuvieron su auge a partir del Renacimiento europeo. Es por ello que a los profundos cambios filosóficos y cosmológicos que tuvieron lugar entre los siglos XVI y XVII a menudo se les conoce como la Revolución Científica.
¿Cuáles son las consecuencias de la ciencia?
Desarrollo sostenible: La ciencia nos permite encontrar soluciones a problemas económicos, sociales y ambientales, y nos proporciona herramientas para construir un futuro sostenible.
Progreso: La ciencia nos ayuda a avanzar en el conocimiento y en la tecnología.
Impacto económico: La ciencia y la tecnología pueden generar un auge económico en la sociedad.
Mejor calidad de vida: La ciencia está presente en nuestras actividades básicas, como la alimentación, el aseo, la movilidad, el sueño y el descanso.
Mayor esperanza de vida: La ciencia y la tecnología han contribuido a que la población tenga una mayor esperanza de vida.
Población más saludable: La ciencia y la tecnología han contribuido a que la población sea más saludable.
Impactos ambientales: La tecnología puede tener impactos ambientales significativos, como la deforestación, la degradación del suelo o la contaminación del agua.
Principales aplicaciones de la ciencia
Los avances científicos han revolucionado todos los ámbitos de la vida diaria. Las tecnologías han surgido con base en estos avances y se incorporan en nuestras costumbres y hábitos.
Ciencia médica: La primera de las aplicaciones de la ciencia en la vida humana fue a través de la medicina. Toma todas las herramientas de las ciencias básicas, como biología, física, química e incluso las matemáticas. Propone estudiar el cuerpo humano en función de mejorar la salud, curar enfermedades y alargar la vida humana. En la actualidad existen ramas de esta ciencia que estudian el genoma humano, y buscan erradicar enfermedades directamente desde los genes.
Telecomunicaciones: Aplica los conocimientos de la química y la física para lograr superar los límites de la distancia, permitiendo la transmisión y recepción de información que contiene imágenes, sonidos y/o signos, en tiempo real y alta velocidad. De la mano con la industria tecnológica de hardware, logra que la transmisión de datos en tiempo real sea cada vez más veloz.
Arquitectura: Aplica la física y la matemática en conjunto con la ingeniería, para lograr la proyección y el diseño de estructuras como edificios, monumentos y puentes. La arquitectura busca que sean funcionales para lograr una ciudad con un hábitat más humano.
Esta ciencia incorpora elementos artísticos en sus aplicaciones, sin dejar de lado el estudio profundo de los elementos que componen una obra. Gracias a su visión y su trabajo de la mano con la ingeniería, edificios y estructuras desafían leyes físicas con formas impensadas.
Farmacología: Aplica la biología, la química y la física, en alianza con la medicina, para la elaboración de sustancias medicinales utilizadas para prevenir y curar padecimientos del cuerpo humano. Precisa un amplio conocimiento de todos los procesos biológicos. Es una de las industrias más ricas del planeta. Está constantemente innovando para lograr cambios significativos en la salud de las personas.
Ingeniería: Aplica la matemática, la física y la química a un conjunto de técnicas para permitir al ser humano innovar, inventar y crear herramientas que mejoren y faciliten la vida. Tal y como su nombre lo sugiere, se basa en el ingenio para agrupar varias ramas de intereses como la computación, electrónica, industria, metalúrgica, entre otras, y resolver problemas diversos de la cotidianidad.
Suele trabajar directamente de la mano con la arquitectura, ejecutando lo que esta proyecta. Gracias a diversas ramas de la ingeniería es que se mejoran los motores de vehículos o que los componentes de un móvil inteligente procesan información cada vez más rápido.
Agronomía: La agronomía es la ciencia que aplica diversos conocimientos (de química, físicos, geográficos o económicos) para mejorar la calidad de los suelos y optimizar las cosechas.
Ingeniería eléctrica: La electricidad ha sido clave en la Revolución industrial, y en la vida humana posterior. Gracias a ella funcionan todos los aparatos que tenemos en nuestras casas, las industrias y las telecomunicaciones. La ingeniería eléctrica se enfoca en los procesos necesarios para optimizar los recursos eléctricos.
Nanotecnología: Es una rama de la física cuántica, enfocada en la composición molecular y atómica de la materia, en sus partes más pequeñas. Se sirve de la química y la física para desarrollar materiales y máquinas microscópicas que sirvan para resolver problemas cotidianos.
Ciencia agropecuaria: Se vale de la química y la biología para mejorar la cría y la alimentación de las especies animales que forman parte de la dieta humana, cómo prevenir sus enfermedades y cómo potenciar sus nutrientes.
Astronáutica: Se basa en la física y estudia las formas en que los diversos vehículos, tripulados o no, pueden viajar en el espacio, así como mantener la vida fuera de la órbita terrestre.
¿Qué es la tecnología?
La tecnología es la aplicación de la ciencia y la combinación de técnicas, habilidades y métodos para crear algo nuevo o darle otra función. La palabra tecnología proviene del griego téchnē, que significa arte, oficio o destreza.
La tecnología puede ser:
- Un conjunto de herramientas que se utilizan para resolver problemas o hacer más fácil las actividades diarias.
- El conocimiento de técnicas y procesos.
- Máquinas que permiten su funcionamiento sin necesidad de un conocimiento detallado de su operación.
La tecnología puede ser simple, como el fuego o la rueda, o compleja, como las computadoras. La tecnología digital o TIC se refiere a dispositivos electrónicos, internet, software y dispositivos digitales.
La tecnología ha contribuido al desarrollo de economías más avanzadas y a la resolución de problemas. Sin embargo, también ha generado debates filosóficos sobre si mejora o empeora la condición humana.
¿Qué es la tecnica?
Con la palabra técnica (del griego tékhné, “arte, oficio”) nos referimos normalmente al conjunto de reglas, procedimientos y/o protocolos que se implementan para cumplir un objetivo determinado y concreto. Este concepto puede aplicarse a diversas áreas, desde el arte, la informática y el deporte, hasta las ciencias y prácticamente cualquier actividad humana.
Las técnicas se caracterizan por depender de la práctica y el ejercicio continuo. Requieren cierto tipo de destrezas y habilidades, ya sean intelectuales, físicas o de otro tipo; así como del empleo de herramientas especializadas.
Es decir, que el dominio de una técnica específica puede transmitirse a través de la práctica y empleando los materiales adecuados, aunque bien es posible conseguir el objetivo sin ellos, mediante la aplicación de la creatividad y la inventiva.
El concepto de la técnica, además, está vinculado con la tecnología, que es el estudio científico de la técnica y su mejoramiento.
¿Qué es el método científico?
El método científico es un conjunto de pasos y normas que se siguen para realizar una investigación y generar conocimiento objetivo. Este método se caracteriza por ser sistemático, estructurado y repetitivo, y se basa en la observación, medición, experimentación, y formulación, análisis y modificación de hipótesis.
El método científico busca garantizar que los resultados de una investigación sean objetivos, fiables, válidos, verificables y reproducibles.
Algunos pasos del método científico son:
- Plantear el problema
- Observar el problema
- Formular una pregunta o hipótesis
- Diseñar el experimento o plan de investigación
- Investigar y analizar los datos
- Recopilar datos
- Analizar los datos y las estadísticas
El método científico es aplicable a casi todas las ciencias, y se basa en la falsabilidad y la reproducibilidad.
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El espectro electromagnético está compuesto por todas las frecuencias de radiación electromagnética que propagan energía y viajan a través del espacio en forma de ondas . Las longitudes de onda más largas con frecuencias más bajas conforman el espectro de radio.
Las frecuencias de radio AM y FM son diferentes, y se pueden distinguir por su ancho de banda, alcance de transmisión y calidad de sonido:
La modulación de frecuencia (FM) es menos sensible a ruidos e interferencias, por lo que es la opción preferida para las emisoras de radio que se dedican a la música.
Frecuencia de la Radio del IPN
La estación de radio del Instituto Politécnico Nacional (IPN), XHIPN-FM, transmite en la frecuencia 95.7 FM en la Ciudad de México. Se puede escuchar en línea en el resto del mundo.
La estación se encuentra en la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) Culhuacán y tiene una potencia de 0.1 kW.
En 2024, la estación obtuvo la autorización para crear dos nuevos canales de radio digitales, Polifonía y Polimanía, que ampliarán su oferta de contenido.
Frecuencia de Canal 11
El Canal Once tiene varias frecuencias de transmisión, entre ellas:
- XHTJB-TDT: 46.662-668
- XHCHU-TDT: 20.506-512
- XHCHD-TDT: 20.506-512
- XHSCE-TDT: 31.572-578
- XEIPN-TDT: 33.584-590
- XHDGO-TDT: 33.584-590
El Canal Once es la televisora del Instituto Politécnico Nacional (IPN). Se transmite en varias ciudades de México, tanto en la red de estaciones concesionadas al IPN como en la red del Sistema Público de Radiodifusión del Estado Mexicano.
También se puede ver el Canal Once en Once VOD, Youtube e iTunes, desde una computadora o dispositivo móvil.
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Cables coaxiales de diferentes radios. ¿para qué sirven?
Dentro de los muchos cables que pueden utilizar los dispositivos electrónicos están los cables coaxiales, ampliamente utilizados en la industria y bien conocidos, por ejemplo, porque son los que utilizamos para llevar la señal a la televisión. En este artículo te vamos a contar qué son, cuáles son sus características y, muy especialmente, para qué se utilizan.
Seguro que has utilizado o estás utilizando un cable de tipo coaxial sin tan siquiera saberlo. Estos son un tipo de cable común que se utiliza actualmente para la transmisión de datos entre las antenas de televisión y los propios dispositivos. Aunque este cable está, poco a poco, desapareciendo debido al streaming de contenidos en las SmartTV.
Igual no lo sabes, pero hubo un tiempo que este tipo de cables se utilizaban para las comunicaciones entre ordenadores. Ese tiempo ya ha pasado y actualmente se utiliza un sistema que, sobre el papel, es mejor. Aunque los cables coaxiales siguen siendo muy importantes por diferentes motivos y en diferentes segmentos, así que vamos a explicarte todo al respeto de estos.
¿Qué son los cables coaxiales?
Es un tipo de cable cuyo origen está en la década de 1930 y que está pensado para el transporte de señales eléctricas de alta frecuencia. Debes saber que este cable tiene la particularidad de tener dos conductores que están situados de manera concéntrica. Cuentan con un núcleo central (D) de cobre que tiene la tarea de transportar la información. La mayoría de estos cables tienen un único hilo de cobre, pero algunos pueden tener varios hilos trenzados.
Dicho núcleo central cuenta con una capa aislante (C) que suele estar fabricada en silicona y es de tipo cilíndrico. Sobre esta capa de silicona tenemos una malla trenzada (B) que también se la denomina «blindaje» y que puede ser de cobre o aluminio. Se cierra el conjunto con una capa exterior (A) de tipo plástico que actúa como aislante.
Pese a que tiene casi un siglo de existencia, aún es fundamental en muchos campos. Hay que destacar que el cable coaxial también recibe la denominación de coaxcable o coax. Es un tipo de cable bastante sencillo de manejar y manipular y los conectores son también bastante simples. No requiere de herramientas especiales como crimpadoras o similares para crear un nuevo cable.
¿Cuál es su uso habitual?
La gran fortaleza de este tipo de cable es que está pensado para evitar ruido eléctrico o interferencias de señal. Debido a esta propiedad, durante muchos años, se utilizó para conectar ordenadores a internet, antes de la llegada de los actuales que usamos para redes locales con conectores RJ-45. Pero ahora mismo es muy raro ver que alguien piense en uno de estos coax para comunicar su PC con otro.
Actualmente, por su capacidad para transmitir señales de vídeo o audio, se utiliza sobre todo para las señales de televisión. Se trata, si tienes una TV o SmartTV en casa, del cable blanco que conecta con la antena y transporta toda la información de canales TDT o de la parabólica que tenemos en el tejado de la casa o de la propia comunidad. Pero seguramente seas de los que en los últimos años está transformando esos viejos cacharros por una alternativa de fibra para seguir viendo todo ese contenido.
También se suele utilizar en el sector del audio profesional, por tener muy pocas pérdidas gracias a ese núcleo aislado del que presume. Pero, su principal uso es para la transmisión de datos entre continentes. Los cables submarinos que permiten conectar Europa con América, Asia, Oceanía, África y el mundo entero para así, mantenernos comunicados gracias a internet, utilizan este tipo de cables, aunque a muchos les pueda extrañar que así sea.
De todas formas, esa enorme utilidad que siguen mostrando prácticamente un siglo después de su invención no quita para que se estén buscando alternativas más eficientes y fiables. Y la han encontrado ya que una de ellas es la sustitución progresiva de estos coax por cables especiales de fibra óptica.
Casos particulares
Ya hemos mencionado que son el tipo de cable más común para la televisión, y es el que utilizamos generalmente para conectar la toma de antena a la TV. También se usan mucho en sistemas de CCTV, o circuitos cerrados de TV (y aquí puede entrar un PC), y audio profesional, así como para transmitir incluso potencia eléctrica sin datos.
En PC se utilizan con tarjetas capturadoras de TV, pero también con algunas tarjetas de sonido que, como hemos mencionado antes, están más orientadas al entorno profesional. Hay ocasiones en las que algunos proveedores también llevan Internet a los domicilios mediante cable coaxial en lugar de utilizar la línea de cobre o fibra óptica; en este caso estaríamos ante un término medio en cuestión de rendimiento, pues proporciona mejores velocidades que el cable de cobre convencional de teléfono, pero no llega a los valores que puede alcanzar la fibra óptica.
Tipos de cables
A pesar de que hay más de una docena de tipos de cables coaxiales, tan solo tres se utilizan en la actualidad y son los que vamos a ver a continuación. La diferencia todos tiene que ver simplemente con el ancho y el calibre del conductor central de cobre, y en términos generales, cuanto mayor sea su calibre, menor será la degradación de la calidad de la señal con respecto a la distancia o longitud del cable.
- RG59: es el más delgado, y por ello el más maleable. Es ideal para circuitos cerrados de TV (CCTV), pero su ancho de banda no permite transmisión de vídeo en alta definición. Solo soporta unas decenas de metros antes de que la señal comience a degradarse.
- RG6: es el más conocido y extendido, pues es el tipo que se utiliza para la televisión en alta definición. Soporta una distancia de hasta 600 metros sin pérdida de señal.
- RG11: es el mejor de todos y también el más caro, y soporta longitudes de hasta 1.100 metros.
Por cierto, que generalmente los cables coaxiales tienen dos tipos de conector: o bien el de «antena» de toda la vida (macho/hembra) que conocemos todos por las TV, o bien de rosca infinita, más utilizado en sistemas profesionales y/o de audio. Para estos sistemas se usa el de rosca porque evita que se pueda soltarse el cable de manera accidental.
Según su material de fabricación
Existen varios tipos de materiales de fabricación de los cables coaxiales. El más común es el PVC por su bajo coste de fabricación, pero, además, tenemos el Plenum, un material más costoso y reservado para espacios de pública concurrencia, principalmente. Vamos a ver sus principales características:
- Policloruro de vinilo (PVC): son los más comunes y se utiliza este material como aislante entre el núcleo de cobre y la cubierta protectora. Se caracteriza por ser relativamente flexible y permite su instalación en interiores y exteriores. Tiene la parte negativa que, cuando se quema, desprende gases tóxicos.
- Plenum: se basa en materiales especiales tanto en el aislamiento como en las clavijas. Se caracterizan por ser resistentes a fuegos y producen muy baja cantidad de humo y no despenden apenas tóxicos.
Para la transmisión de datos de red
Algunos operadores de internet (ISP) utilizan cables coaxiales para transmitir datos en lugar de la fibra o el cobre (motivo por el que se conocen como operadores de cable). El problema es que este tipo de soluciones ofrecen velocidades más limitadas de conexión a internet. La cantidad de operadores que ofrecen esta opción son muy limitadas y cada vez son más raras de ver.
Se usaban antiguamente para conexiones LAN debido a que podrían ofrecer velocidades de hasta 10 Mbps. Lo interesante es que se usaba el cable RG-6, el mismo tipo que para la televisión de alta definición. Aunque es poco común, en industria aún se utiliza por poder transmitir señales hasta 600 metros de distancia sin pérdida de señal. También se usan por ser mucho más económicos que la fibra óptica y no requerir de maquinaria específica costosa para su construcción.
El Cable RG-6 fue diseñado para poder transmitir señal de datos, y gracias a que tiene un conductor más grande proporciona una calidad muy buena. Su blindaje también es diferente a los que se usan para TV, lo que significa que puede transportar muchos más GHz de manera efectiva, pero realmente en comparación con la fibra óptica o incluso con las últimas tecnologías de cables Ethernet, su ancho de banda es muy inferior y, por lo tanto, sale perdiendo en términos de rendimiento.
Actualmente, los casos de uso de cable coaxial para transmisión de datos y conexión a internet son muy limitadas. Son muy pocos los casos en los que se mantiene este tipo de cable. Los operadores ya se han pasado mayoritariamente a la fibra óptica, que requiere menos mantenimiento y ofrece mayores velocidades, además de una instalación más económica y sencilla con alternativas que no solo llegan al router, sino a las habitaciones (FTTR). Para uso doméstico se utilizan los cables de red de par trenzado y en Data Centers ya se están dejando los cables de red par trenzado de lado para optar por la fibra óptica.
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