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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGA E INGENIERA

PROGRAMA INGENIERIA ELECTRNICA

299001_4 CAMPOS ELECTROMAGNTICOS

ESP. FUAN EVANGELISTA GMEZ RENDN

(Tutor)

TRABAJO COLABORATIVO No. 3 (Act. 14)

POR

ARLEY ADOLFO ZAPATA CASTILLO OMAR JONATAN OVIEDO RIVERA

FABRICIO VALENCIA IDROBO JAIRO ANTONIO CASTRO CASAS

(Estudiantes)

Colombia Noviembre de 2011

UNAD Por la Calidad Educativa y la Equidad Social

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TABLA DE CONTENIDOS

1 INTRODUCCIN .................................................................................................................. 2

2 OBJETIVOS .......................................................................................................................... 2

3 SOLUCIN A PREGUNTAS LA INTERFERENCIA ELECTROMAGNETICA ............. 3 - 10

4 CONCLUSIONES ............................................................................................................... 11

5 BIBLIOGRAFIA Y CIBERGRAFIA ...................................................................................... 11


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1. INTRODUCCION

El presente trabajo colaborativo se realiz de manera grupal y pretende evidenciar la interiorizacin de la Unidad 3 del curso CAMPOS ELECTROMAGNTICOS 299002, a travs de la solucin de varias preguntas, que revisan los conceptos de la interferencia y compatibilidad electromagntica. Todos los equipos, aparatos, dispositivos y sistemas que emplean energa son fuentes potenciales de emisin de campos elctricos, magnticos y electromagnticos. Esos campos pueden interferir en el funcionamiento de otros equipos, aparatos, dispositivos y sistemas o causar efectos adversos en la salud de los seres vivos en general y de las personas en particular. Puede decirse que el conjunto de emisiones de campos contamina el espectro radioelctrico, el cual es un recurso limitado de gran importancia econmica y social y cuyo uso debe hacerse con la mayor eficiencia posible. Convencionalmente, el concepto Compatibilidad Electromagntica (CEM) se ha establecido como el conjunto de tcnicas, normas o regulaciones dirigidas a lograr que los seres humanos, equipos elctricos, electromecnicos, electrnicos y de comunicaciones, convivan y operen sin ser daados o sin que interfieran o sean interferidos en su funcionamiento por causa de energa electromagntica. Esto implica, por un lado, conocer los niveles de emisiones electromagnticas de los equipos y dispositivos y, por otro, conocer los niveles con los que un ser humano o un dispositivo puede ser daado, alterado o perturbado en su funcionamiento; tambin puede ser necesario conocer los niveles electromagnticos ambientales de un lugar determinado. Adems, con la aplicacin de tcnicas de ingeniera de CEM se crean mejores condiciones para una adecuada gestin del espectro radioelctrico. En el documento se analizaran las principales fuentes de interferencia electromagntica, los aspectos ms relevantes de la compatibilidad y la normatividad que busca un equilibrio de este tema que d no controlarse adecuadamente puede afectar masivamente, medios tan susceptibles como los implementados en las telecomunicaciones. El formato del documento cumple con los lineamientos establecidos en la rbrica de evaluacin para fondo y forma tomando especial atencin en las especificaciones generales de las normas APA para todos los casos en que la rbrica del trabajo no determine detalles especficos de formato.

2. OBJETIVOS

Repasar y comprender los principios que explican la interferencia electromagntica.

Identificar las principales fuentes de interferencia electromagntica al igual que sus condiciones y caractersticas.

Comprender y profundizar sobre el concepto de compatibilidad electromagntica.

Reconocer las normas existentes que establecen los niveles de control de la interferencia

electromagntica.


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3. SOLUCIN A PREGUNTAS LA INTERFERENCIA ELECTROMAGNETICA

Qu se entiende por Interferencia Electromagntica (IE)?

El estudio de los fenmenos de Interferencia Electromagntica - IEM y la solucin a los problemas que sta ocasiona, han adquirido una notable relevancia en el desarrollo y desempeo de los modernos dispositivos, equipos y sistemas elctricos, electrnicos y de telecomunicaciones. En el mbito mundial, el entorno en el que interactan los equipos se hace cada da ms 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 Electromagntica - IE se define, entonces, como cualquier perturbacin electromagntica que se manifiesta en la degradacin de la operacin, el mal funcionamiento o la falla de un dispositivo, equipo o sistema elctrico, electrnico o de telecomunicaciones. Aunque, tradicionalmente, el concepto ha sido asociado con fenmenos de radiacin o conduccin de campos electromagnticos, este tiene una acepcin ms amplia que incluye fenmenos como armnicos, transitorios, rayos, descargas electrostticas, ruido, fluctuaciones de tensin, etc. El problema de Interferencia Electromagntica - IE no es exclusivo de los equipos y dispositivos electrnicos aeronuticos, ni es de reciente aparicin. Los primeros problemas de IEM se iniciaron hacia 1830 con la invencin del telgrafo, y se empezaron a intensificar hacia finales del siglo XIX, cuando aparecieron y comenzaron a interactuar las redes telegrficas y telefnicas con los generadores de energa elctrica y las lneas de transmisin de alta tensin. Despus de la primera guerra mundial se desarrollaron nuevas tcnicas de transmisin de seales y nuevos materiales, complicando as el problema de IE. Estas dificultades llevaron a la ingeniera a tratar de reducir la gravedad del problema. El gobierno norteamericano cre en 1934 la Comisin Federal de Comunicaciones (FCC), para regular el uso de las comunicaciones inalmbricas. Posteriormente, otros pases fueron creando


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organizaciones similares: Alemania, con sus normas VDE, y Suiza, con su Comit Internacional Special des Perturbations Radiolectriques (CISPR), establecidos para determinar mtodos y lmites de IEM. En Colombia, hasta hace muy poco tiempo el tema ha comenzado a ser estudiado, a pesar de que el pas est ubicado en la zona con mayor Interferencia Electromagntica - IEM del mundo debida a rayos. La misma evolucin y sofisticacin de los equipos electrnicos modernos los ha hecho ms sensibles a perturbaciones. El usuario de estos, sin embargo, desea que su funcionamiento sea lo ms confiable, sin alteraciones, flexible y seguro posible, caractersticas 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 electrnica, de comunicaciones o de procesamiento de datos pueda surgir y ser competitiva, es su garanta de calidad. Clases de Interferencias Electromagnticas

La interferencia electromagntica puede ser radiada o conducida. Fuentes tpicas de las emisiones radiadas son los equipos de radio y los transmisores de radar, as como los equipos elctricos de generacin y transformacin de la energa elctrica. La manera en la cual la interferencia electromagntica externa se introduce en un circuito se llama modo de acoplamiento. La interferencia electromagntica radiada son debidas a la generacin de ondas

electromagnticas. se propaga a travs del aire hacia el circuito vctima. Una antena, o un cable que puede actuar como una antena, sirve de acoplamiento a la interferencia electromagntica afecten al circuito vctima.

La interferencia electromagntica conducida se acopla desde la fuente al circuito

vctima a travs de conexiones comunes, bien mediante el cableado o bien a travs de la estructura metlica. (cables de alimentacin, tierra o seales, chasis metlicos, etc.)

Cules son las principales fuentes de IE y qu caractersticas tienen? Las causas de la Interferencia Electromagntica, se clasifican en dos categoras; los transientes (transitorios) y las seales constantes. Transientes, son aquellos fenmenos puntuales y nicos, que pueden presentarse uno detrs de otro o juntos, que se caracterizan por ser pulsos de gran cantidad de energa y de muy corta duracin con muy cortos tiempo de subida y bajada de la seal. Su origen, es debido a su espectacularidad y por los efectos dramticos que producen y tambin por ser mucho ms difciles de entender, los transientes se vuelven unos fenmenos ms interesantes de estudiar y analizar que las seales constantes.


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Las causas ms comunes de la aparicin son los rayos, transientes elctricos rpidos, descargas electrostticas de cargas inductivas, tambin son los pulsos nucleares electromagnticos que son los que aparecen cuando detonan una bomba. Las seales constantes son interferencias que estn presentes todo el tiempo, se caracterizan por ser de mucha menor energa, ser peridicas o repetitivas y tener mucho menos contenido de frecuencias que los transientes. Igualmente y de acuerdo al origen de la fuente, estas pueden ser: Fuentes IE externas Las emisiones de estas fuentes EMI pueden provenir tanto de fuentes terrestres como extraterrestres (satlites, naves espaciales). Las fuentes de ruido IE son debidas fundamentalmente a emisores de comunicaciones y navegacin (banda comercial, comunicaciones de navegacin area y radares) y a equipos industriales y de consumo, o incluso las explosiones nucleares, todas ellas debidas al hombre. Pero tambin hay que tener en cuenta fuentes de interferencia electromagntica externas naturales, tales como rayos, descargas electrostticas, ruido solar y csmico entre otros. Fuentes IE internas Estas fuentes de interferencia electromagntica internas sern todas aquellas producidas por los equipos y componentes elctricos y electrnicos que puedan conducir o radiar energa electromagntica, como por ejemplo: Generadores y motores elctricos: las escobillas y conmutadores son fuentes EMI en

forma de transitorios que se generan como resultado del arco voltaico de descarga generado por la separacin de las escobillas.

Rels: una vez que se desenergiza el rel, la energa electromagntica almacenada produce un voltaje que produce arcos de descarga en los contactos del rel generando una EMI en forma de transitorios.

Cables: proporcionan un medio de acoplamiento indeseado por induccin o conduccin

de otros cables, circuitos o equipos.

Conectores: pueden llegar a ser una fuente indirectamente debido a una mala conexin.

Qu se entiende por Compatibilidad Electromagntica (CEM o CE)?

La Compatibilidad Electromagntica - CEM de los dispositivos y equipos elctricos, electrnicos y de telecomunicaciones es hoy en da, a escala mundial, una de las principales exigencias de calidad. La Unin Europea por ejemplo, ha establecido la denominada directiva de CEM, de obligatorio cumplimiento, que cubre un gran


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conjunto de sistemas y equipos elctricos y electrnicos comercializados en su territorio. Por otra parte, la Comisin 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 pas. Para que la CEM de un dispositivo o equipo sea efectiva y econmicamente factible, debe involucrarse desde las primeras etapas de diseo, teniendo en cuenta que este debe operar adecuadamente en un entorno electromagntico especfico. 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 diseadores como consumidores deben someterse a las normas de CEM, para obtener altos estndares de calidad en procesos que involucren dispositivos y equipos elctricos y electrnicos. Por ello, para un pas como Colombia, cobra relevancia el desarrollo de esfuerzos de caracterizacin de las condiciones electromagnticas particulares del medio. La caracterizacin del entorno electromagntico del pas, que debe efectuarse desde puntos de vista espacio - temporales y estadsticos, constituye la base tanto para elaborar los mtodos de prueba de la susceptibilidad

1 e inmunidad

i de los sistemas como para sentar una

discusin fundamentada con respecto a s, para cada tpico especfico, deben desarrollarse normas propias o adoptarse las de carcter internacional. De manera general, los elementos bsicos que deben ser examinados cuando existe una condicin de perturbacin 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 perturbacin son las seales electromagnticos generadas por el telfono celular, el computador o el juego electrnico, que se propagan por radiacin dentro de la aeronave (canal de acople) y perturban a los dispositivos o equipos electrnicos de control del avin, induciendo seales de ruido no deseado. El que una condicin de perturbaciones constituya un suceso potencialmente perjudicial depender, entre otros factores, de:

El nivel de la perturbacin (magnitud y forma de onda, rango de frecuencia, contenido de energa, mxima tasa de variacin, frecuencia de ocurrencia y duracin etc.)

La susceptibilidad del receptor (respuesta de frecuencia, condiciones de diseo, presencia de elementos de proteccin, materiales etc.) y

Las condiciones en las cuales se efecte el acoplamiento (por conduccin o por radiacin, caractersticas del medio de propagacin, atenuacin, etc.).

1 La susceptibilidad est definida como la capacidad de un dispositivo o equipo elctrico o electrnico para generar una respuesta no

deseada cuando es sometido a una perturbacin electromagntica.


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Cules son las principales tcnicas para el control de la IE? La compatibilidad electromagntica se puede cuantificar y controlar por alguno de los siguientes procedimientos que engloban todas las posibles combinaciones de mecanismos de radiacin y conduccin junto con el control de emisiones desde un equipo y el control de susceptibilidad de dicho equipo:

1. Emisin conducida 2. Susceptibilidad conducida 3. Emisin radiada 4. Susceptibilidad radiada.

La solucin de un problema de CEM no es fcil y puede tener distintas alternativas. En ocasiones el problema se puede resolver eliminando la fuente de interferencia, pero cuando esto no es posible se debe identificar el camino de acoplamiento y eliminarlo o minimizarlo mediante apantallamientos, uso de filtros o modificando el cableado del equipo o sistema. Las amenazas de las IE se controlan adoptando las directivas de la compatibilidad Electromagntica CEM propias de cada pas.

Dispositivos para la supresin de transientes

MOV (Metal Oxide Varistor) - VDR (the English Voltage Dependent Resistor)

Ante la precencia de un transitorio, el varistor cambia su resistencia de un valor alto a un valor muy bajo. De esta manera el transitorio es absorbido por el varistor, protegiendo de esta forma los componentes electrnicos del circuito.

TVS (Transient Voltage Suppressor)

Dispositivos Salta chispas (spark gaps)


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Tubos de descarga de gas. Estn construidos con tres electrodos dentro de una cpsula hermticamente sellada y llena con gas inerte (una mezcla de Hidrgeno y Argn). Funcionan de manera similar a los salta chispas con voltajes de activacin comprendidos entre los 80 y cientos de voltios. Los hay de dos y tres electrodos.

Diodos supresores de transitorios (transient voltage suppressors diode). Al diodo supresor de transitorios lo podramos comparar en funcionamiento con el de un zener, pero el diodo supresor es ms rpido y maneja corrientes muy altas en periodos pequeos de tiempo.

Clasificacin de los Supresores De acuerdo al lugar donde sean instalados los supresores, la norma IEEE C62.41 determina 3 categoras:

Supresores Tipo A.

Son los que se instalan como proteccin directa de los equipos electrnicos o cargas, por lo general se encuentran en las salidas de tomacorriente, en los multitomas, etc.

Supresores Tipo B.

Son los que se instalan como proteccin de alimentadores de gran potencia y a la entrada o salida de tableros de distribucin secundarios.

Supresores Tipo C.

Son los que se instalan como proteccin principal en la entrada de la instalacin contra sobretensiones externas. En la entrada entre el transformador y el primer tablero de distribucin principal.


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Cules normas tcnicas (nacionales o internacionales) estn orientadas a los temas de IE y CEM?

Los trabajos de normalizacin internacional en las materias de compatibilidad e interferencia electromagnticas se est realizando en diferentes organismos internacionales de normalizacin reconocidos por el gobierno mexicano, principalmente en la Comisin Electrotcnica Internacional (IEC, por las siglas en ingls de International Electrotechnical Commission). Las instancias de trabajo particulares en este organismo son las siguientes: El Comit Tcnico No. 77: Compatibilidad Electromagntica, el cual cuenta con tres

subcomits y dos grupos de trabajo, a saber: SC 77A: Fenmenos de Baja Frecuencia, SC 77B: Fenmenos de Alta Frecuencia, SC 77C: Fenmenos Transitorios de Alta Potencia, WG1: Terminologa y WG 13: Normas Genricas de CEM.

El Comit Internacional Especial sobre Radio Interferencia (CISPR, por las siglas en francs de Comite International Special Des Perturbations Radioelectriques), con siete subcomits, a saber: CISPR/SC A: Mediciones y Mtodos Estadsticos para Radio Interferencia, CISPR/SC B: Interferencia Relativa a Aparatos de Radio-frecuencia Industriales, Cientficos y Mdicos, a Otros Equipos (pesados) Industriales, a Lneas de Potencia Elevadas, a Equipo de Alto Voltaje y de Traccin Elctrica.

CISPR/SC D: Distrurbios Electromagnticos Relativos a Equipo Electrnico/Elctrico en

Vehculos y Dispositivos de Potencia en Mquinas de Combustin Interna, CISPR/SC F: Interferencia Relativa a Aparatos Domsticos, Herramientas, Equipo de Iluminacin y Aparatos Similares.

CISPR/SC H: Lmites para la Proteccin de Servicios de Radio.

CISPR/SC I: Compatibilidad Electromagntica de Equipo de Tecnologa de Informacin,

Equipo Multimedia y Receptores. CISPR/SC S: Comit Directivo de CISPR.


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Otros subcomits y comits tcnicos de producto, tales como: IEC/SC 17A: Mecanismos de Control de Alto Voltaje; IEC/TC 62: Equipo Elctrico en la Prctica Mdica; IEC/SC 65A: Aspectos de Sistema (en la Medicin y Control de Procesos Industriales).

IEC/TC 69: Vehculos de Carretera Elctricos y Camiones Industriales Elctricos. IEC/TC 100: Sistemas y Equipo de Audio, Video y Multimedia, entre otros.

Los trabajos de estos comits y subcomits tcnicos se dan a conocer a la comunidad internacional a travs de publicaciones bsicas, normas genricas y normas de producto y de familia de productos, todas ellas de CEM; las publicaciones de las series 60000, 61000 y 62000 y de la serie CISPR, son publicaciones de estos tipos . Por otra parte, en el ao de 1992 se cre la Comisin Internacional sobre Proteccin de Radiaciones No-Ionizantes (ICNIRP), la cual es una organizacin cientfica independiente que tiene como parte de sus funciones el desarrollar directrices internacionales sobre lmites de exposicin a radiaciones no-ionizantes y tratar los aspectos de proteccin contra esas radiaciones . La ICNIRP cuenta con la participacin multidisciplinaria de expertos en reas mdicas, biolgicas y tcnicas sobre emisiones electromagnticas y es un organismo reconocido por la Organizacin Mundial de la Salud y por la Unin Internacional de Telecomunicaciones, entre otros organismos internacionales. Las siguientes publicaciones internacionales corresponden a ejemplos de normas en el mbito de Bioefectos Electromagnticos: ICNIRP (1998), Lineamientos para limitar el tiempo de exposicin a campos elctricos,

magnticos y electromagnticos, que varan con el tiempo (hasta 300 GHz). UIT-T (2000), Serie K, Proteccin contra Interferencia. Recomendacin K.52, Gua sobre el cumplimiento con lmites de exposicin humana a campos electromagnticos.

IEC 61566 (1997-06), Medicin de Exposicin a Campos Electromagnticos de Radiofrecuencia Campos con Intensidad en el Rango de Frecuencia de 100 KHz a 1 GHz.

Colombia: Norma Tcnica UIT K52, basada en los lmites recomendados por la ICNIRP.


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4. CONCLUSIONES

La solucin a los efectos nocivos de la IE podr encontrarse mitigando la emisin de la fuente, incrementando la inmunidad del receptor o amortiguando la propagacin de la perturbacin en el medio de acople, de manera que se reduzca la interaccin emisor - receptor. Es preciso anotar que un sistema puede ser considerado simultneamente como el receptor de una perturbacin y como el emisor de otra. En este sentido vienen trabajando centros de investigacin alrededor del mundo, incluido Colombia, con el fin de caracterizar electromagnticamente el medio y disear y construir equipos elctricos o electrnicos Compatibles Electromagnticamente.

5. BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFIA

[1]GMEZ RENDN, F. E. (2011). Contenido didctico del curso Campos Electromagnticos. Medelln

[2]FEYNMAN, LEIGHTON, SANDS. (1993) Fsica Vol II, Addison- Wesley- Longman

[3]WIKIPEDIA. www.wikipedia.org [4]http://www.electronica-electronics.com/Tecnica/Interferencia_Electromagnetica.html [5]http://www.faragauss.com/articulos/ruidinterfer.htm [6]http://www.gzingenieria.com/pro_tvss.html

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