La calidad de la energía eléctrica en hogares y oficinas se ve frecuentemente comprometida por la presencia de armónicos y transitorios, fenómenos comúnmente denominados como "electricidad sucia". Estas perturbaciones surgen principalmente del uso masivo de dispositivos electrónicos con cargas no lineales que introducen distorsiones en la red eléctrica. La creciente dependencia de tecnologías digitales ha incrementado exponencialmente estos niveles de contaminación electromagnética, planteando no solo riesgos para la infraestructura tecnológica, sino también abriendo nuevas vulnerabilidades en materia de seguridad de la información.

Investigaciones recientes han demostrado que las emisiones electromagnéticas derivadas de la electricidad sucia pueden transportar inadvertidamente información codificada extraída de los paquetes de datos procesados por dispositivos conectados a la red eléctrica. Este fenómeno representa un riesgo crítico para la seguridad informática, especialmente en entornos de alta sensibilidad como instalaciones gubernamentales, infraestructuras críticas y redes empresariales con información privilegiada.

La presente investigación explora la relación entre la calidad de la energía eléctrica y las vulnerabilidades de seguridad informática, con énfasis en cómo los armónicos y transitorios pueden convertirse en vectores para la exfiltración de datos en sistemas aislados físicamente (air-gapped).

Armónicos y Transitorios: Naturaleza y Origen de la Contaminación Eléctrica

Definición y Características de los Armónicos Eléctricos

Los armónicos son componentes de frecuencia que representan múltiplos enteros de la frecuencia fundamental de la red eléctrica (50 o 60 Hz, dependiendo del país). Estos emergen cuando dispositivos electrónicos, particularmente aquellos con fuentes de alimentación conmutadas y cargas no lineales, alteran la forma de onda sinusoidal original del suministro eléctrico.

El proceso de conmutación y regulación empleado en estos dispositivos introduce variaciones bruscas en la carga, generando distorsiones que se propagan a través de la red eléctrica. Como resultado, la "suciedad" electromagnética aumenta, elevando la presencia de componentes de alta frecuencia que pueden provocar:

  • Mayor ruido electromagnético en sistemas de telecomunicaciones, afectando la integridad de las señales y reduciendo la relación señal-ruido (SNR).

  • Deterioro acelerado de equipos eléctricos debido a corrientes parásitas que causan vibraciones, sobrecalentamiento y fallos prematuros en transformadores y motores.

  • Fatiga de materiales y desgaste mecánico, particularmente en componentes sensibles a vibraciones y fluctuaciones de tensión.

Transitorios Eléctricos: Impacto en la Red

Los transitorios eléctricos —picos repentinos de voltaje o corriente— representan otra forma de contaminación electromagnética que compromete la estabilidad de la red. Estas fluctuaciones no solo afectan el funcionamiento de dispositivos conectados, sino que también generan emisiones electromagnéticas que se extienden a través de un amplio espectro de frecuencias, facilitando la propagación de interferencias y posibles fugas de información.

La combinación de armónicos y transitorios crea un entorno electromagnético complejo donde las señales pueden interferir entre sí y generar patrones que, bajo ciertas condiciones, podrían ser interpretados como datos estructurados.

Principales Fuentes de Contaminación Electromagnética

En entornos residenciales y corporativos modernos, múltiples dispositivos contribuyen a la generación de armónicos y transitorios, afectando la calidad y estabilidad de la red eléctrica:

Equipos Electrónicos y de Informática

Computadoras, servidores, impresoras y otros dispositivos con fuentes de alimentación conmutadas (Switching Mode Power Supplies, SMPS) son responsables de una parte significativa de los armónicos en la red. La conmutación rápida de estos sistemas introduce transitorios y distorsiones en la forma de onda de la corriente, aumentando el ruido electromagnético y degradando la eficiencia de la red.

Iluminación LED y Balastos Electrónicos

Aunque diseñados para mejorar la eficiencia energética, los sistemas de iluminación modernos basados en tecnología LED y sus controladores electrónicos pueden generar distorsiones armónicas considerables. Estudios han demostrado que los balastos electrónicos y controladores LED mal diseñados pueden amplificar la contaminación electromagnética, afectando equipos sensibles en su entorno.

Equipos de Climatización y Electrodomésticos

Sistemas de aire acondicionado, refrigeradores y otros aparatos de alto consumo energético generan picos de corriente y armónicos durante sus ciclos de encendido y apagado. En particular, los motores de velocidad variable y los compresores electrónicos pueden introducir fluctuaciones de voltaje que afectan la estabilidad general de la red eléctrica.

El uso simultáneo de estos dispositivos en un mismo entorno provoca alteraciones constantes en la calidad de la energía, elevando el nivel de ruido electromagnético en la infraestructura eléctrica. Como resultado, se incrementa la probabilidad de interferencias en sistemas de telecomunicaciones y fallos prematuros en equipos electrónicos sensibles.

Deterioro y Fatiga de Materiales

La presencia continua de armónicos y transitorios genera vibraciones y oscilaciones en la red eléctrica, lo que provoca efectos negativos en los equipos electrónicos y eléctricos:

  • Desgaste mecánico: Los transitorios pueden inducir vibraciones en componentes críticos, acelerando la fatiga de materiales y provocando fallos prematuros en dispositivos sensibles.

  • Sobrecalentamiento: Los armónicos generan corrientes parásitas que aumentan la temperatura en transformadores, motores y otros componentes, reduciendo su eficiencia y vida útil.

  • Interferencia en circuitos electrónicos: El ruido electromagnético inducido por los armónicos puede afectar la precisión de circuitos de control y comunicación, incrementando los errores en la transmisión de datos y comprometiendo la estabilidad de los sistemas.

Además de estos efectos directos, un problema clave en la creciente contaminación electromagnética es el diseño deficiente de dispositivos electrónicos. Muchos electrodomésticos y equipos informáticos carecen de una gestión eficiente de emisiones, inyectando ruido de retorno a la red eléctrica. Aunque cumplen con normativas de compatibilidad electromagnética (Electromagnetic Compatibility, EMC), estas regulaciones suelen ser permisivas, ya que la mayoría de los fabricantes solo buscan superar pruebas de cumplimiento sin aplicar principios como el ALARA (As Low As Reasonably Achievable). Como resultado, las redes eléctricas modernas se saturan de perturbaciones generadas por los propios dispositivos que dependen de ellas.

Este fenómeno no solo deteriora la calidad de la energía, sino que también somete a otros equipos conectados a un ambiente electromagnético agresivo. El incremento de la interferencia de radiofrecuencia (Radio Frequency Interference, RFI) eleva el nivel de ruido electromagnético en el entorno, reduciendo la relación señal-ruido (Signal-to-Noise Ratio, SNR) y afectando la eficiencia de las comunicaciones en redes cableadas e inalámbricas.

TEMPEST y el Riesgo de Exfiltración de Datos

El término TEMPEST hace referencia a la capacidad de interceptar emisiones electromagnéticas no intencionadas para extraer información sensible. Originalmente, estas vulnerabilidades se estudiaban en entornos gubernamentales y militares con el objetivo de proteger datos mediante técnicas de blindaje. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que la exposición a esta amenaza se extiende a empresas, instituciones y usuarios comunes, debido a la falta de conciencia sobre la cantidad de datos que pueden filtrarse a través de la electricidad sucia.

Fundamentos del Ataque Electromagnético

A pesar del uso de medidas como jaulas de Faraday, se ha comprobado que incluso emisiones ultra débiles generadas por transitorios y armónicos pueden ser interceptadas. Investigaciones como el ataque COVID-bit han demostrado que malware presente en un equipo puede manipular la carga de la CPU para generar emisiones electromagnéticas capaces de transmitir información a dispositivos cercanos sin necesidad de conexión física.

Como lo documenta Mordechai Guri (2022) en su investigación "COVID-bit: Keep a Distance of (at least) 2m From My Air-Gap Computer!", este tipo de malware explota el consumo dinámico de energía de las computadoras modernas y manipula las cargas momentáneas en los núcleos de la CPU para generar radiación electromagnética de baja frecuencia en la banda de 0 a 60 kHz. La información sensible (archivos, claves de cifrado, datos biométricos, etc.) puede modularse sobre estas señales electromagnéticas y ser captada por un teléfono móvil cercano a velocidades de hasta 1000 bits/segundo.

El Ataque GAIROSCOPE

De forma similar, la investigación "GAIROSCOPE: Injecting Data from Air-Gapped Computers to Nearby Gyroscopes" (Guri, 2022) demuestra que es posible transmitir datos desde computadoras aisladas mediante ondas ultrasónicas que afectan los giroscopios MEMS de smartphones cercanos, sin requerir acceso al micrófono del dispositivo (que generalmente está más protegido en los sistemas operativos móviles). Estas frecuencias inaudibles producen oscilaciones mecánicas diminutas en el giroscopio del smartphone, que pueden demodularse para obtener información binaria.

Malware Basado en Emisiones Magnéticas

Investigadores de la Universidad Ben Gurión del Néguev en Israel han desarrollado pruebas de concepto de malware que explotan la exfiltración de datos mediante emisiones magnéticas:

ODINI y MAGNETO

  • ODINI: Este malware manipula la frecuencia de la señal magnética generada por la CPU para modular datos en un canal FSK (Frequency Shift Keying). Durante las pruebas, ODINI logró una tasa de transferencia de hasta 40 bits por segundo a una distancia de 100-150 cm, suficiente para robar contraseñas y claves de cifrado.

  • MAGNETO: Similar a ODINI, pero diseñado para transmitir datos hacia un smartphone a través del magnetómetro del dispositivo. Puede operar a velocidades de 0,2 a 5 bits por segundo, incluso cuando el receptor está dentro de una jaula de Faraday o en modo avión.

Estos métodos demuestran que incluso en entornos supuestamente protegidos, la exfiltración de datos es posible mediante el aprovechamiento de campos electromagnéticos generados por el hardware común.

Jugando con las Oscilaciones: Cómo la Electricidad Sucia Puede Transportar Datos

Las oscilaciones generadas por los armónicos y la polarización artificial de los campos electromagnéticos pueden actuar como paquetes de datos invisibles en el entorno electromagnético. Este fenómeno ocurre de la siguiente manera:

  1. Modulación de la señal: Los dispositivos electrónicos con fuentes de alimentación conmutadas generan emisiones electromagnéticas moduladas, que funcionan como una huella digital del equipo. Estas emisiones pueden encapsular información sin la intervención del usuario.

  2. Recepción por dispositivos sensibles: Equipos electrónicos cercanos, incluidos dispositivos de bajo costo como smartphones, pueden capturar estas oscilaciones. Con el uso de algoritmos avanzados de inteligencia artificial, es posible analizar estas señales y extraer información valiosa sin necesidad de acceso físico al dispositivo objetivo​.

  3. Riesgo de robo de datos: Estos canales encubiertos de comunicación permiten la exfiltración de información sin activar alarmas en los sistemas de seguridad convencionales, lo que representa un peligro crítico en redes aisladas (air-gapped) y entornos sensibles como instituciones gubernamentales o infraestructuras críticas​.

Para mitigar el riesgo de fuga de información a través de emisiones electromagnéticas no intencionadas, es necesario adoptar estrategias de seguridad multicapa.

Primera Capa de Seguridad: Filtros Pasa-Bajo Especializados

Una de las estrategias más efectivas para reducir la vulnerabilidad ante estas emisiones es el uso de filtros pasa-bajo con respuesta específica en un amplio rango de frecuencias. Estos filtros pueden implementarse en serie dentro de una arquitectura de seguridad electromagnética.

Los beneficios de estos filtros incluyen:

  • Atenuación de armónicos superiores: La implementación de filtros correctamente diseñados puede suprimir frecuencias indeseadas, reduciendo la posibilidad de que las señales sean interceptadas y procesadas como datos. Con atenuaciones superiores al 99%, se minimiza el riesgo de extracción de información encubierta dentro del ruido de la línea eléctrica.

  • Mejora en la calidad de la señal: Al eliminar el ruido electromagnético causado por transitorios y picos de alta frecuencia, se optimiza la estabilidad de la red eléctrica y se protege la integridad de los equipos conectados.

  • Aplicación en blindaje electromagnético: La utilización de SPIRO en recubrimientos o como parte de dispositivos de blindaje puede ser esencial para reducir la exposición a emisiones potencialmente explotables, contribuyendo a la protección de la información en entornos críticos.

Segunda Capa de Seguridad: Materiales Nanocompuestos y SPIRO

La aplicación de materiales avanzados en sistemas de blindaje es crucial para mitigar la fuga de datos a través de emisiones electromagnéticas. Existen nanocompuestos y aleaciones diseñadas específicamente para dispersar y bloquear las emisiones de equipos electrónicos.

Propiedades del Material SPIRO

  • Desmantelamiento de datos encapsulados: SPIRO es capaz de modificar la polarización artificial de los campos electromagnéticos, alterando la coherencia de las oscilaciones armónicas. Esto interrumpe la estructura de las emisiones electromagnéticas, evitando que puedan ser utilizadas como canales de fuga de información.

  • Borrado pasivo de datos electromagnéticos: A diferencia de los métodos tradicionales de apantallamiento, SPIRO no solo bloquea las emisiones, sino que también descompone la información encapsulada dentro de las oscilaciones, actuando como un filtro pasivo altamente eficaz.

  • Integración en sistemas de blindaje: La utilización de SPIRO en recubrimientos y estructuras de blindaje contribuye a reducir la exposición a emisiones electromagnéticas explotables.

Riesgo de robo de datos es real

El aprovechamiento de las emisiones involuntarias para la transmisión de datos plantea serios riesgos en términos de seguridad de la información. Entre los puntos críticos destacan:

  • Exfiltración silenciosa: Técnicas como las demostradas en GAIROSCOPE y COVID-bit ilustran cómo datos sensibles pueden ser transmitidos a través de canales no convencionales sin requerir accesos privilegiados o evidentes en el sistema​​.

  • Amenaza en entornos air-gapped: Incluso las redes aisladas, diseñadas para proteger información crítica, pueden ser vulnerables ante la captura de estas emisiones si no se implementan medidas de blindaje electromagnético adecuadas.

  • Impacto en la infraestructura crítica: La proliferación de dispositivos electrónicos en entornos industriales y de oficinas incrementa la probabilidad de que la electricidad sucia se convierta en un vector de ataques y pérdida de datos​.

Impacto en la Salud: Efectos de la Electricidad Sucia en el Organismo

La convergencia entre la electricidad sucia, las emisiones electromagnéticas y su capacidad para transportar datos ha abierto un campo de estudio interdisciplinario que involucra no solo la ingeniería eléctrica y la ciberseguridad, sino también la salud pública.

Mecanismos de Daño Biológico

Un estudio fundamental de Panagopoulos et al. (2021) proporciona una explicación detallada de cómo los campos electromagnéticos artificiales pueden causar daño biológico a través del "mecanismo de oscilación forzada de iones". Este mecanismo describe cómo los campos electromagnéticos polarizados y coherentes (características de los EMF artificiales) provocan una apertura irregular de los canales iónicos activados por voltaje en las membranas celulares. Esta disfunción altera las concentraciones iónicas intracelulares, desestabilizando el equilibrio electroquímico y la homeostasis celular, lo que finalmente conduce a la sobreproducción de especies reactivas de oxígeno (ROS) y daño al ADN.

Es importante destacar que, como señalan Panagopoulos y sus colegas, casi todos los EMF artificiales de radiofrecuencia (RF) incluyen componentes de frecuencia extremadamente baja (ELF) en forma de modulación, pulsos y variabilidad aleatoria. Estos componentes ELF, junto con la polarización y coherencia, son características comunes de los campos electromagnéticos artificiales que los diferencian fundamentalmente de los campos naturales, explicando su potencial biológicamente disruptivo.

Se ha demostrado que la exposición prolongada a Artificial Quantum Noise (AQN) generado por armónicos y transitorios puede inducir diversas alteraciones biológicas en el organismo:

Impactos Biológicos Documentados

  1. Estrés oxidativo y daño al ADN: La investigación de Kim et al. (2017) demostró que la exposición a campos electromagnéticos de frecuencia extremadamente baja (0.8 mT, 60 Hz) aumenta significativamente la producción de óxido nítrico y citoquinas proinflamatorias (TNF-α, IL-1β e IL-6) en células macrófagas. Este estudio también reveló que los EMF pueden amplificar las respuestas inflamatorias y disminuir la efectividad de los antioxidantes, creando un ambiente propicio para el daño celular y tisular. Las especies reactivas de oxígeno resultantes pueden dañar directamente el ADN, lo que se asocia con muerte celular, infertilidad y otras patologías, incluido el cáncer.

  2. Respuestas inflamatorias intensificadas: Como demuestra el estudio de Kim et al., la exposición a campos electromagnéticos puede aumentar la translocación del factor nuclear kappa B (NF-κB) al núcleo celular y elevar la activación del factor nuclear de células T activadas (NFAT), moléculas que actúan en la cascada de señalización proinflamatoria. Estos mecanismos explican por qué la exposición a EMF puede exacerbar condiciones inflamatorias crónicas, incluso sin síntomas inmediatos evidentes.

  3. Interrupciones en el ciclo del sueño: La alteración de la polarización artificial y las oscilaciones de los armónicos pueden afectar la producción de melatonina, hormona clave en la regulación del sueño. Un estudio transversal conducido en una planta eléctrica de la provincia de Zhejiang, China (Liu et al., 2014), encontró una asociación positiva entre la exposición ocupacional diaria a campos electromagnéticos y la mala calidad del sueño. Este estudio, que incluyó a 854 trabajadores, demostró que los sujetos con mayor tiempo de exposición diaria a EMF tenían un riesgo significativamente mayor de mala calidad del sueño en comparación con aquellos con menor tiempo de exposición.

El Espín Cuántico y la Polarización Electromagnética

En el núcleo de estos efectos biológicos se encuentra lo que he denominado como el Ruido Cuántico Artificial (AQN) y la Polarización Artificial del Espín Cuántico (QSAP). A nivel cuántico, el espín de las partículas subatómicas funciona como una clave reguladora en numerosos procesos bioquímicos. La evidencia sugiere que los campos magnéticos débiles—muy por debajo de los niveles que causarían daño térmico—pueden alterar el equilibrio de las especies reactivas de oxígeno al influir en las transiciones singlete-triplete en pares de radicales.

Este mecanismo de pares de radicales ofrece una explicación científica para los efectos no térmicos de los campos electromagnéticos. Los espines de los electrones y núcleos en pares de radicales transitorios oscilan entre estados singlete y triplete, y un campo electromagnético aplicado puede interferir con estas oscilaciones, alterando la probabilidad de que el par de radicales se recombine en especies benignas o reactivas.

Importancia de las Contramedidas Integradas

Para contrarrestar estos riesgos, es esencial abordar tanto la calidad de la energía eléctrica como la protección de la información mediante:

Optimización de Equipos y Sistemas de Alimentación

Actualizar y diseñar fuentes de alimentación conmutadas que minimicen la generación de armónicos y transitorios es una estrategia preventiva fundamental. La implementación de dispositivos con mejor compatibilidad electromagnética (EMC) puede reducir significativamente la emisión de ruido de alta frecuencia en las redes eléctricas. Siguiendo el principio ALARA (As Low As Reasonably Achievable), los fabricantes deberían diseñar equipos que generen la mínima cantidad posible de contaminación electromagnética.

Implementación de Filtros Activos y Pasivos

El uso de filtros pasa-bajo especializados y materiales avanzados como SPIRO en la infraestructura eléctrica puede reducir la vulnerabilidad ante ataques basados en emisiones electromagnéticas. Estos filtros han demostrado ser efectivos en la supresión de armónicos superiores y transitorios, reduciendo la posibilidad de que las emisiones sean captadas y utilizadas como canales de fuga de datos.

Como he señalado antes, los métodos de blindaje convencionales como las jaulas de Faraday no proporcionan una protección completa contra el Ruido Cuántico Artificial (AQN), ya que este puede propagarse mediante túneles cuánticos a través de barreras físicas. Por tanto, se requieren soluciones más sofisticadas como los materiales SPIRO que no solo bloquean las emisiones, sino que también descomponen la información encapsulada en las oscilaciones electromagnéticas.

Monitorización y Análisis Continuo

Los sistemas de detección de anomalías electromagnéticas pueden analizar la calidad de la energía en tiempo real y detectar irregularidades en las emisiones. Esto permitiría una alerta temprana ante posibles intentos de exfiltración de datos o alteraciones en los patrones electromagnéticos de los equipos. El Método IAS (Intelligent Analysis System) representa un avance en este campo, permitiendo evaluar los niveles reales de contaminación electromagnética y determinar la peligrosidad de una emisión específica.

Hacia un Entorno Electromagnético Seguro

El desafío persistente de la electricidad sucia—una combinación de armónicos perturbadores, transitorios y emisiones electromagnéticas—demuestra cómo los sistemas energéticos modernos pueden poner en riesgo tanto la integridad tecnológica como el bienestar personal.

En términos de ciberseguridad,  estudio ya han demostrado que las emisiones de equipos electrónicos pueden ser utilizadas para la exfiltración de datos sin necesidad de acceso físico o conexión a internet.

En términos de salud pública, la investigación científica actual revela mecanismos detallados de cómo los campos electromagnéticos artificiales pueden causar daño biológico. El "mecanismo de oscilación forzada de iones" descrito por Panagopoulos et al. (2021) explica cómo estos campos provocan la apertura irregular de canales iónicos en las membranas celulares, lo que conduce a la alteración de la homeostasis celular y, finalmente, al daño oxidativo y genético. Estos hallazgos son respaldados por estudios experimentales como el de Kim et al. (2017), que demuestran cómo los campos electromagnéticos de baja frecuencia pueden amplificar respuestas inflamatorias e inhibir los sistemas antioxidantes naturales.

A nivel cuántico, el concepto de Ruido Cuántico Artificial (AQN) proporciona un marco teórico para comprender cómo la electricidad sucia interfiere con procesos biológicos fundamentales a través de la Polarización Artificial del Espín Cuántico. Este enfoque sugiere que las regulaciones actuales, basadas principalmente en efectos térmicos, son insuficientes para proteger la salud pública.

Ante esta amenaza creciente, es urgente revisar los estándares de calidad de la energía y replantear las estrategias de protección contra emisiones electromagnéticas no intencionadas. Estrategias avanzadas de filtrado, la integración de materiales innovadores como SPIRO y el desarrollo de sistemas de monitorización en tiempo real emergen como soluciones esenciales para mitigar tanto los riesgos de seguridad como los impactos en la salud.

En definitiva, abordar de forma integral las amenazas de la electricidad sucia requiere un cambio de paradigma que reconozca la naturaleza dual de este fenómeno: como vector de vulnerabilidad para la seguridad de datos y como factor determinante en la salud humana. Solo mediante un enfoque que integre la física cuántica, la biología celular, la ingeniería eléctrica y la ciberseguridad podremos garantizar un futuro tecnológico más seguro y resiliente.

J. JOAQUÍN MACHADO

Referencias

  1. Guri, M. (2022). COVID-bit: Keep a Distance of (at least) 2m From My Air-Gap Computer! Ben-Gurion University of the Negev, Israel.

  2. Guri, M. (2022). GAIROSCOPE: Injecting Data from Air-Gapped Computers to Nearby Gyroscopes. Ben-Gurion University of the Negev, Israel.

  3. Kim, S. J., Jang, Y. W., Hyung, K. E., Lee, D. K., Hyun, K. H., Jeong, S. H., Min, K. H., Kang, W., Jeong, J. H., Park, S. Y., & Hwang, K. W. (2017). Extremely low-frequency electromagnetic field exposure enhances inflammatory response and inhibits effect of antioxidant in RAW 264.7 cells. Bioelectromagnetics, 38(5), 374-385.

  4. Liu, H., Chen, G., Pan, Y., Chen, Z., Jin, W., Sun, C., Chen, C., Dong, X., Chen, K., Xu, Z., Zhang, S., & Yu, Y. (2014). Occupational Electromagnetic Field Exposures Associated with Sleep Quality: A Cross-Sectional Study. PLOS ONE, 9(10), e110825.

  5. Machado, J. J. (2025). El Espín Cuántico y el AQN: Revelando la Causa Oculta de la Contaminación Electromagnética. 

  6. Panagopoulos, D. J., Karabarbounis, A., Yakymenko, I., & Chrousos, G. P. (2021). Human-made electromagnetic fields: Ion forced-oscillation and voltage-gated ion channel dysfunction, oxidative stress and DNA damage. International Journal of Oncology, 59(5), 92.
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