"... por normas de seguridad aeronáutica esta prohibido el uso de teléfonos celulares, computadores y juegos electrónicos..." Esta rutinaria advertencia que muy amablemente anuncia la azafata al inicio del viaje en avión en todas las aerolíneas de cualquier parte del mundo y que el pasajero escucha y acata sin mayor atención ni preocupación, encierra un problema tecnológico de fondo: a pesar de los grandes avances tecnológicos de las industrias electrónicas y de telecomunicaciones en las últimas décadas, no se ha logrado diseñar y construir equipos y dispositivos electrónicos que sean Compatibles Electromagnéticamente - CEM, es decir, que tengan la capacidad de operar satisfactoriamente dentro de un ambiente electromagnético. Operar satisfactoriamente significa no interferir electromagnéticamente en otros equipos o dispositivos eléctricos o electrónicos y, en caso de ser interferido, no se degraden o fallen.  1.INTERFERENCIA ELECTROMAGNÉTICA El estudio de los fenómenos de Interferencia Electromagnética - IEM y la solución a los problemas que ésta ocasiona, han adquirido una notable relevancia en el desarrollo y desempeño de los modernos dispositivos, equipos y sistemas eléctricos, electrónicos y de telecomunicaciones. En el ámbito mundial, el entorno en el que interactúan los equipos se hace cada día más complejo debido a dos factores principales: la creciente vulnerabilidad de estos dispositivos y equipos y, al mismo tiempo, su capacidad de interferir el funcionamiento de otro equipo. La Interferencia Electromagnética - IEM se define, entonces, como cualquier perturbación electromagnética que se manifiesta en la degradación de la operación, el mal funcionamiento o la falla de un dispositivo, equipo o sistema eléctrico, electrónico o de telecomunicaciones. Aunque, tradicionalmente, el concepto ha sido asociado con fenómenos de radiación o conducción de campos electromagnéticos, este tiene una acepción más amplia que incluye fenómenos como armónicos, transitorios, rayos, descargas electrostáticas, ruido, fluctuaciones de tensión, etc. El problema de Interferencia Electromagnética - IEM no es exclusivo de los equipos y dispositivos electrónicos aeronáuticos, ni es de reciente aparición. Los primeros problemas de IEM se iniciaron hacia 1830 con la invención del telégrafo, y se empezaron a intensificar hacia finales del siglo XIX, cuando aparecieron y comenzaron a interactuar las redes telegráficas y telefónicas con los generadores de energía eléctrica y las líneas de transmisión de alta tensión. Después de la primera guerra mundial se desarrollaron nuevas técnicas de transmisión de señales y nuevos materiales, complicando así el problema de IEM. Estas dificultades llevaron a la ingeniería a tratar de reducir la gravedad del problema. El gobierno norteamericano creó en 1934 la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC), para regular el uso de las comunicaciones inalámbricas. Posteriormente, otros países fueron creando organizaciones similares: Alemania, con sus normas VDE, y Suiza, con su Comité Internacional Special des Perturbations Radiolectriques (CISPR), establecidos para determinar métodos y límites de IEM. En Colombia, hasta hace muy poco tiempo el tema ha comenzado a ser estudiado, a pesar de que el país esta ubicado en la zona con mayor Interferencia Electromagnética - IEM del mundo debida a rayos. La misma evolución y sofisticación de los equipos electrónicos modernos los ha hecho más sensibles a perturbaciones. El usuario de estos, sin embargo, desea que su funcionamiento sea lo más confiable, sin alteraciones, flexible y seguro posible, características particularmente importantes en un mundo moderno que depende de ellos para su quehacer cotidiano. Es evidente que uno de los requerimientos fundamentales para que cualquier industria electrónica, de comunicaciones o de procesamiento de datos pueda surgir y ser competitiva, es su garantía de calidad. Otra clasificación se da en función de la banda de frecuencias de interferencia, ya que la facilidad de propagación depende de dicho parámetro: f<10KHz, perturbaciones transmitidas por la red y fuentes de alimentación, cuya propagación se presenta básicamente por conducción. 10KHz a 150KHZ, debidas a impulsos de intensidad y fenómenos transitorios de tensión producidos por la conmutación de relés, interruptores y otros dispositivos electromecánicos. Su medio de propagación es el acoplamiento. (leer mas) 150KHz a 30MHz, el origen de estas es el mismo de la anterior, pero sus medios de propagación son por acoplamiento y por radiación. 30MHz a 300MHz, del mismo origen que las anteriores, pero el principal medio de propagación es por radiación. 500MHz a 18GHz, su origen suelen ser los equipos de comunicaciones o los propios circuitos lógicos de conmutación muy rápida, y su medio de propagación es por radiación. Según la taza de repetitividad las perturbaciones pueden clasificarse en: Continuas: formada por interferencias aleatorias o impulsos de duración total superior a 2ms. Discontinuas: formada por interferencias aleatorias o impulsos cuya duración no excede de 200 microsegundos. Según la propagación y la forma de captación en el circuito afectado se clasifican en dos tipos: Interferencias simétricas o de modo diferencial: son perturbaciones que producen tensiones y/o corrientes diferenciales entre los conductores activos. Interferencias asimétricas o de modo común: las perturbaciones producen tensiones y/o corrientes diferenciales entre los conductores activos y el conductor de retorno o común. La interferencia electromagnética se puede dividir en tres categorías de acuerdo a su mecanismo de propagación y captación  Acoplamiento por conducción: Se produce siempre que dos circuitos tienen alguna impedancia común: resistencia de conductores, impedancias reactivas parásitas inducidas por efectos electrostáticos o magnéticos, bucles de masa, impedancias distribuidas o parásitas. Acoplamiento por radiación: En este caso la interferencia electromagnética EMI se propaga a través del aire. Existen dos tipos de EMI radiada: 1.- Radiación en campo cercano: En las proximidades de los conductores que los generan, los campos están determinados por las características de las fuentes emisoras. De esta manera se tienen dos tipos de campo cercano: a) Campo electrostático (acoplamiento capacitivo): Se produce a causa de la capacidad que existe entre los conductores de un sistema perturbado y la fuente de interferencias. Las capacitancias parásitas son omnipresentes en cualquier sistema de conductores cargados. b) Campo magnético (acoplamiento inductivo): Se produce a causa de las inductancias mutuas que existen entre un circuito y la fuente de interferencias. Siempre que existe un conjunto de conductores recorridos por corrientes eléctricas se presenta un fenómeno de inducción magnética entre todos ellos. 2.- Radiación de campo lejano: Lejos de los conductores los campos están determinados por las propiedades del medio de propagación. Solo se tiene un tipo de campo lejano: a) Campo electromagnético: Todo equipo eléctrico o electrónico produce alguna radiación de energía electromagnética, especialmente si genera algún tipo de arco. La multiplicidad de fuentes y características posibles de interferencia por radiación hacen imprescindible la protección por blindaje de todos aquellos equipos susceptibles. 2.COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA La Compatibilidad Electromagnética - CEM de los dispositivos y equipos eléctricos, electrónicos y de telecomunicaciones es hoy en día, a escala mundial, una de las principales exigencias de calidad. La Unión Europea por ejemplo, ha establecido la denominada directiva de CEM, de obligatorio cumplimiento, que cubre un gran conjunto de sistemas y equipos eléctricos y electrónicos comercializados en su territorio. Por otra parte, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de los Estados Unidos, impone restricciones a las emisiones radiadas y conducidas de los dispositivos digitales que sean comercializados en dicho país. Para que la CEM de un dispositivo o equipo sea efectiva y económicamente factible, debe involucrarse desde las primeras etapas de diseño, teniendo en cuenta que este debe operar adecuadamente en un entorno electromagnético específico. Esto garantiza que las medidas para conseguir CEM y los costos asociados no afecten la competitividad del mismo en el mercado. Es importante resaltar que tanto diseñadores como consumidores deben someterse a las normas de CEM, para obtener altos estándares de calidad en procesos que involucren dispositivos y equipos eléctricos y electrónicos. Por ello, para un país como Colombia, cobra relevancia el desarrollo de esfuerzos de caracterización de las condiciones electromagnéticas particulares del medio. La caracterización del entorno electromagnético del país, que debe efectuarse desde puntos de vista espacio - temporales y estadísticos, constituye la base tanto para elaborar los métodos de prueba de la susceptibilidad e inmunidad de los sistemas como para sentar una discusión fundamentada con respecto a sí, para cada tópico específico, deben desarrollarse normas propias o adoptarse las de carácter internacional. De manera general, los elementos básicos que deben ser examinados cuando existe una condición de perturbación son: • La fuente de interferencia, • El sistema perturbado y • El canal de acople entre ambos. En el caso de la rutinaria advertencia de la azafata, la fuente de perturbación son las señales electromagnéticos generadas por el teléfono celular, el computador o el juego electrónico, que se propagan por radiación dentro de la aeronave (canal de acople) y perturban a los dispositivos o equipos electrónicos de control del avión, induciendo señales de ruido no deseado. El que una condición de perturbaciones constituya un suceso potencialmente perjudicial dependerá, entre otros factores, de: • El nivel de la perturbación (magnitud y forma de onda, rango de frecuencia, contenido de energía, máxima tasa de variación, frecuencia de ocurrencia y duración etc.) • La susceptibilidad del receptor (respuesta de frecuencia, condiciones de diseño, presencia de elementos de protección, materiales etc.) y • Las condiciones en las cuales se efectúe el acoplamiento (por conducción o por radiación, características del medio de propagación, atenuación, etc.). Por consiguiente, la solución a los efectos nocivos podrá encontrarse mitigando la emisión de la fuente, incrementando la inmunidad del receptor o amortiguando la propagación de la perturbación en el medio de acople, de manera que se reduzca la interacción emisor - receptor. Es preciso anotar que un sistema puede ser considerado simultáneamente como el receptor de una perturbación y como el emisor de otra. En este sentido vienen trabajando centros de investigación alrededor del mundo, incluido Colombia, con el fin de caracterizar electromagnéticamente el medio y diseñar y construir equipos eléctricos o electrónicos Compatibles Electromagnéticamente. Vanessa Gaviria CAF |
lunes, 15 de febrero de 2010
Interferencia electromagnetica
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