Física de propagación de ondas de radio: cómo diagnosticar y resolver zonas muertas
El despliegue de redes inalámbricas en hogares, naves industriales o fincas agrícolas se rige por ecuaciones electrodinámicas clásicas. Las ondas de radiofrecuencia (RF) son ondas electromagnéticas que combinan un campo eléctrico y uno magnético oscilantes. Cuando estas ondas viajan desde la antena emisora del router o nodo LoRa hacia los dispositivos clientes (smartphones, portátiles, sensores IoT o cámaras de seguridad), interactúan continuamente con el entorno mediante cuatro fenómenos físicos determinantes:
Pérdida en espacio libre (FSPL)
Incluso en el vacío absoluto, la densidad de potencia de una onda esférica decrece con el cuadrado de la distancia (ley de la inversa del cuadrado). Además, la atenuación crece exponencialmente con la frecuencia: a igual distancia, una señal Wi-Fi de 5 GHz pierde casi 7 dB más que una de 2.4 GHz solo por viajar por el aire.
Absorción y penetración (ITU-R P.1238)
Cada tabique actúa como un atenuador pasivo en decibelios. El hormigón armado con mallazo metálico es el mayor enemigo de las microondas domésticas, introduciendo pérdidas de 18 a 30 dB que reducen la potencia residual a menos de una milésima parte de su energía original.
Reflexión y propagación multitrayecto
Las superficies metálicas, espejos grandes y cristales bajo emisivos reflejan las ondas como un espejo óptico. Esta propagación por rebotes múltiples (multipath) puede ayudar a canalizar la señal a lo largo de pasillos, pero también provoca desfases e interferencias si no se cuenta con antenas MIMO modernas.
1ª Zona de Fresnel y difracción
En enlaces de larga distancia (LoRa 868 MHz o Wi-Fi exterior punto a punto), la línea recta visual no garantiza conexión. Si la copa de un árbol, el alero de un tejado o una loma de tierra penetran en más del 40 % de la primera zona de Fresnel, la onda sufre difracción y pérdidas severas por cancelación de fase.
Atenuación comparativa de materiales según la banda de frecuencia
En la siguiente tabla se recopilan los valores medios de pérdida por penetración directa medidos según el estándar internacional de telecomunicaciones ITU-R:
| Material arquitectónico | Grosor representativo | Atenuación en LoRa (868 MHz) | Atenuación en Wi-Fi (2.4 GHz) | Atenuación en Wi-Fi (5 GHz / 6 GHz) | Comportamiento RF |
|---|---|---|---|---|---|
| Pladur / Cartón yeso | 10 cm | 1,5 – 2,5 dB | 3,0 – 4,5 dB | 5,5 – 7,0 dB | Altamente permeable |
| Ladrillo cerámico hueco | 12 cm | 4,0 – 6,0 dB | 7,0 – 9,5 dB | 12,0 – 15,0 dB | Pérdida moderada |
| Hormigón armado / Forjado | 20 cm | 10,0 – 14,0 dB | 18,0 – 22,0 dB | 28,0 – 35,0 dB | Barrera severa (pantalla) |
| Cristal climalit doble | 24 mm | 5,0 – 7,0 dB | 9,0 – 12,0 dB | 15,0 – 19,0 dB | Fuerte reflexión especular |
| Chapa metálica / Aislante aluminio | 2 mm | > 40 dB | > 50 dB | > 55 dB | Opaco (Jaula de Faraday) |
| Masa vegetal / Seto denso | 1 m | 4,0 – 5,0 dB | 7,0 – 9,0 dB | 12,0 – 15,0 dB | Dispersión por humedad foliar |
Preguntas frecuentes sobre cobertura de radiofrecuencia y redes domésticas
¿Por qué la señal Wi-Fi de 5 GHz y 6 GHz se debilita más rápido que la de 2.4 GHz al atravesar paredes?
Por ley física fundamental de propagación electromagnética (fórmula de Friis y modelo ITU-R P.1238). A mayor frecuencia, menor es la longitud de onda (aproximadamente 12 cm en 2.4 GHz frente a solo 5 cm en 5 GHz y 4,6 cm en 6 GHz). Las ondas con longitudes más cortas experimentan mayor absorción y dispersión molecular dentro de materiales densos como el hormigón armado, ladrillo o agua, perdiendo entre 12 y 25 dB por cada tabique frente a los 6 u 8 dB que pierde la banda de 2.4 GHz.
¿Qué es la primera zona de Fresnel y por qué debe mantenerse despejada en un enlace de radio o LoRa?
La primera zona de Fresnel es un volumen elipsoidal de revolución tridimensional entre la antena emisora y la receptora donde viaja la mayor parte de la energía de la onda de radio. Para evitar que las ondas reflejadas en el suelo, tejados o paredes lleguen en contrafase y cancelen la señal directa por interferencia destructiva, la regla de ingeniería de telecomunicaciones exige que al menos el 60 % del radio de este elipsoide esté completamente despejado de cualquier obstáculo físico.
¿Qué significa el valor RSSI en dBm y cuál es el umbral para una conexión óptima?
El indicador RSSI (Received Signal Strength Indicator) mide la potencia recibida en escala logarítmica de decibelios respecto a 1 milivatio (dBm). Al ser números negativos, cuanto más cercano a cero sea el valor, más potente es la señal: valores entre -30 y -55 dBm indican una señal excelente; entre -60 y -70 dBm la calidad es muy buena para videollamadas o streaming 4K; a partir de -80 dBm la conexión se vuelve inestable con microcortes y por debajo de -85 a -90 dBm se alcanza el límite de desconexión (zona muerta).
¿Cómo influye la ubicación del router en las zonas de sombra de una vivienda?
Ubicar el router en una esquina, dentro de un armario o pegado a un muro de carga de hormigón obliga a las ondas a atravesar múltiples obstáculos en diagonal con espesores virtuales mucho mayores. Colocar el router en una posición elevada y central de la vivienda (como un pasillo distribuidor) maximiza la línea de vista directa (LOS) y reduce las reflexiones perjudiciales hacia los dormitorios lejanos.
