Resumen
El objetivo de este trabajo es hacer una pequeña introducción a la compatibilidad electromagnética. Este es un tema que en mi opinión se trata poco o nada dentro de los temarios de las titulaciones técnicas y en cambio es un tema que cada vez cobra mayor importancia en el mundo industrial. Últimamente ha habido un gran aumento de los equipos electrónicos tanto industriales como domésticos(fuentes de EMI) y para que puedan convivir en armonía se tienen que cumplir un mínimo de normas tanto de generación de perturbaciones como de inmunidad frente a ellas. Esto básicamente es la compatibilidad electromagnética.

Se puede deducir que las tres vías para eliminar las interferencias serán:
• Suprimir la emisión en la fuente.
• Hacer el camino de acoplamiento poco efectivo.
• Hacer el receptor menos sensible a las emisiones.
La mejor solución es la primera aunque no siempre es posible identificar la fuente de la perturbación y algunas veces no es posible eliminarlas ya que son señales activas del sistema, como por ejemplo el clock de un sistema digital. En estos casos solo se puede actuar sobre el camino de acoplamiento o haciendo la victima más inmune.
Entre las principales causas por las que la compatibilidad electromagnética cada vez cobra mas interés se pueden remarcar las siguientes:
• Aumento de los equipos electrónicos tanto en la industria como en el hogar (Fuentes de EMI).
• Equipos más grandes y más complejos.
• Aumento de sistemas de telecomunicación (radio, móviles, etc.).
• Disminución del margen de ruido de los sistemas digitales(disminución de la tensión de trabajo).
• Aumento de la frecuencia de trabajo de los equipos.

2. Fuentes de EMI

Existen dos tipos de fuentes de interferencias electromagnéticas, las que se pueden considerar como fuentes de EMIs naturales y fuentes de EMIs que aparecen debido a la acción del hombre.
Como fuentes de EMIs naturales se encuentran los relámpagos que pueden llegar a ofrecer descargas de hasta 10 KV o efectos solares que afectan a la ionosfera.
Como fuentes de EMIs debido a la acción del hombre se encuentran:
• Las descargas electrostáticas.
• Sistemas eléctricos y electrónicos.
• Elementos de telecomunicaciones.
• Pulsos electromagnéticos(explosión nuclear, corrientes de 10 kA.)

3. Mecanismos de propagación de las EMI.

Según el medio de propagación (Fig. 2) que utilice la perturbación o interferencia electromagnética para perjudicar el funcionamiento de un equipo o la calidad de una señal, se puede establecer una clasificación de EMI como EMI conducidas, EMI de acoplamiento capacitivo o inductivo y EMI radiadas.
• Las EMI conducidas se propagan a través de cables ya sean de alimentación, señal o tierra, y su contenido frecuencial nunca superará los 30 MHz..
• Las EMI propagadas por acoplamiento capacitivo se producen por efecto de campo eléctrico. Su principal fuente son los puntos donde haya grandes variaciones de tensión respecto al tiempo.
• Las EMI propagadas por acoplamiento inductivo se producen por efecto de campo magnético. Su principal fuente son los bucles de intensidad que presentan grandes derivadas respecto al tiempo.
• Las EMI radiadas son debidas a la generación de ondas electromagnéticas. Se consideran radiadas y no acopladas cuando la distancia entre fuente y victima es superior a la mitad de la longitud de onda de la interferencia.

1. Introducción

Para empezar se dará la definición de lo que es la EMC y las EMI:
La compatibilidad electromagnética es la habilidad de un sistema de no causar interferencias electromagnéticas a otros equipos, pero al mismo tiempo ha de ser insensible a las emisiones que pueden causar otros sistemas.
Por otra parte, se puede definir una interferencia electromagnética (EMI) como la emisión de energía electromagnética que degrada o perjudica la calidad de una señal o el funcionamiento de un sistema.
En la figura 1 se representa el esquema básico de los elementos que intervienen en un problema de EMC. Hay que remarcar que solo se habla de interferencia siempre y cuando se provoque un mal funcionamiento en el receptor.

4. EMI Conducidas

Las EMI conducidas pueden aparecer en modo diferencial fig. 3. (cuando se propagan solo por conductores activos del sistema), o en modo común fig. 4. (son las que se propagan por los conductores activos y el tierra del sistema).

Las interferéncias en modo común se propagan principalmente por acoplamientos capacitivos, por lo cual los puntos de interés son aquellos en los que se presentes grandes dv/dt.
Las interferencias en modo diferencial principalmente son debidas bucles de corriente que presentan grandes di/dt.

En la fig. 5 se puede observar a titulo de ejemplo una forma correcta de conectar diferentes circuitos a una misma furnte de alimentación. De esta forma se evita que las interferencias producidas por un circuito afecten a los demás, ya que no comparten caminos de alimentación.

5. EMI por acoplamiento capacitivo

Este acoplamiento también se llama diafonía capacitiva. El principio teórico se puede resumir de la siguiente manera:
Si el campo electrico generado por una tensión fuente aplicada entre dos conductores atraviesa otro conductor cercano(victima) se inducirá en él una corriente parasita, la cual podra provocar a la vez una tensión parásita.

En la fig. 6. se puede ver un ejemplo de acoplamiento capacitivo. Si aplicamos una diferencia de potencial VF al circuito 1 se inducirá una corriente parásita al circuito 2 que se cerrará a través de la resistencia R y las capacidades parásitas entre los conductores 1 y 2 (CP1 y CP2).
Aproximadamente el valor de la tensión inducida VI vendrá dada por la expresión 1:

Se observa que la tensión inducida será mayor:

• Cuanto mayor sea la variación respecto al tiempo de VF, o cuanto mayor sea su frecuencia.
• Cuanto menor sea la distancia entre el conductor fuente y el conductor victima.
• Cuanto mayor sea la longitud de los dos circuitos enfrentados. Este punto y el anterior se deducen de la formula de la capcidad de un condensador plano.
La forma de reducir la diafonía capacitiva es utilizar cables apantallados. Recordamos que el campo eléctrico no atraviesa una pantalla conductora.

6. EMI por acoplamiento inductivo

También se llama diafonía inductiva. Para que se produzca necesitamos un hilo conductor que lleve una corriente la cual creará un campo magnético y un espira o bucle victima en la que se generará una f.e.m. perturbadora. El principio teórico es la conocida ley de Faraday.

En la fig. 7. se presenta un ejemplo de diafonía inductiva.

Según la ley de Faraday (2) la f.e.m. inducida en el bucle victima es proporcional a la variación respecto al tiempo del flujo de campo magnético que atraviesa lo atraviesa:

Sabemos que el flujo magnético que atraviesa la espira y en consecuencia la f.e.m. será mayor cuanto mayor sea:
• El valor de la corriente IP.
• El área del bucle victima.
• La distancia entre el cable perturbador y el bucle.
Por otra parte su derivada temporal será mayor cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente generadora del campo magnético IP
Formas de reducir el acoplamiento inductivo:
• Reduciendo el área del bucle victima y esto se puede conseguir trenzando el cable.
• Poner el máximo de juntos posibles el cable que lleva la corriente perturbadora y el cable de retorno de esta corriente(la cual irá en sentido contrario). De esta forma se anulará el campo magnético que crea.
• Si el cable perturbador es perpendicular al bucle victima no habrá ФB que atraviese a este último y por lo tanto no se producirá en él perturbación.

7. Acoplamiento por radiación electromagnética

Los acoplamientos capacitivos e inductivos que hemos visto en las dos secciones anteriores también se llaman de campo cercano y el acoplamiento por radiación electromagnética se denomina de campo lejano. La frontera entre los dos campos es cuando la victima esta a una distancia igual o superior a λ/2π. Siendo λ la longitud de onda de la perturbación. Lo que marca la diferencia es la distancia y la frecuencia.
En campo próximo grandes dV/dt pueden provocar acoplamientos capacitivos y grandes di/dt acoplamientos inductivos y hay que estudiarlos por separado, pero en campo lejano el campo eléctrico y magnético van juntos en forma de radiación electromagnética y hay que estudiarla como tal.
En esta pequeña introducción a la CEM no se entrará en detalle en este tipo de acoplamiento.

8. Medición de las EMI conducidas

Actualmente los dispositivos electrónicos tienen que cumplir unas normas que dictaminan los limites de las interferencias que pueden generar y de las que deben poden recibir sin dejar de funcionar correctamente(emisión e inmunidad). En Europa el organismo encargado de dictar estas normas es el CENELEC(Comité Europeo de Normalización Electrotécnica).
Las normas abarcan los cuatro problemas básicos de la compatibilidad electromagnética:
• Susceptibilidad radiada
• Emisiones radiadas
• Susceptibilidad conducida
• Emisiones conducidas

Fuente: http://www.jcee.upc.es/JCEE2002/FERRER_PON_02.pdf

practicas de instalacion

BUENAS PRÁCTICAS DE INSTALACIÓN

A alta frecuencia, o dicho de otra forma, en el caso de señales de frecuencias superiores a unos pocos MHz, una "buena masa" significa una superficie metálica altamente conductora cuyas dimensiones sean como mínimo tan grandes como las de los circuitos electrónicos a proteger o mayores (si fuera posible, ligeramente mayores).
Por ejemplo, una chapa galvanizada en la parte trasera del armario, una estructura metálica soldada de una máquina-herramienta, etc.
El papel principal de la masa es ofrecer una referencia de potencial “limpia” a alta frecuencia (definición de “cero voltios”).
No hay que confundir la "masa" (también llamada "tierra funcional") con la "tierra de protección" ya que sus funciones no son las mismas; la masa actúa como una "superficie de trabajo" para cualquier perturbación transmitida a través de la pantalla de un conductor, mientras que la "tierra de protección" se utiliza con fines de protección del personal (el rango de frecuencia de esta última se limita a unos pocos kHz).
En el texto siguiente, "masa" no significa una conexión ocasional en estrella, ni una barra de cobre a la que se conectan los cables de protección verde-amarillos o las pantallas de los cables.

ATENCIÓN, YA QUE SIN EMBARGO, ESTOS REQUISITOS DE SEGURIDAD SON OBLIGATORIOS; LA CONEXIÓN EN ESTRELLA DE LOS CONDUCTORES DE PROTECCIÓN DEBE COEXISTIR CON LAS REGLAS EMC DE CABLEADO. SI EXISTE ALGÚN CONFLICTO, LA APLICACIÓN DE LAS REGLAS DE SEGURIDAD ES PRIORITARIA.

FENÓMENOS GENERALES EMC

Todo cable cercano a cables no apantallados (cables de motores) o cables sin filtros RFI (cables de alimentación eléctrica) deben de ser considerados "sucios" ("ruidosos").

Eliminar una perturbación es presentar un camino a masa de menor impedancia que el camino ofrecido por el equipo a proteger.

PUESTA A MASA

¡No utilizar cables para la puesta a masa! Las conexiones a masa con un cable de protección verde-amarillo son insuficientes para la EMC (aunque son obligatorias por razones de seguridad, siendo este cable normalmente muy largo, de al menos 1 m en el interior de una máquina-herramienta).
Por lo tanto, todos los equipos deben de estar conectados a masa mediante una conexión de baja impedancia incluso a alta frecuencia. Con un cable no se puede conseguir este objetivo; la única forma de conseguirlo es utilizar una trenza metálica o una pletina/placa de metal de una superficie dada, tal como se muestra en las figuras siguientes.

TIPOS DE CABLES Y BUENAS PRÁCTICAS DE CABLEADO

En un entorno industrial, los cables son los más importantes "acopladores electromagnéticos".
La naturaleza de dichos acoplamientos puede ser eléctrica y/o magnética.
Las capacidades e inductancias mutuas se distribuyen a lo largo de toda la longitud de dos conductores paralelos próximos entre sí. Las señales (perturbaciones) se acoplan de un conductor a otro a través de dichos elementos parásitos. Esto recibe el nombre de diafonía capacitiva o inductiva, dependiendo de la naturaleza de la señal que pasa a través del cable perturbador (tensión o corriente eléctrica).
Existen varias soluciones para reducir la diafonía: los conductores pueden ser separados en toda su longitud o los cables pueden ser agrupados según la naturaleza de la señal transportada (señal débil, digital o analógica, alimentación eléctrica, fuerza, relés, etc.), uno de los conductores puede ser apantallado o pueden utilizarse pantallas, conductos o canaletas metálicas.
Por el contrario, una corriente de alta frecuencia que circule por un cable creará necesariamente un campo electromagnético que puede propagarse por radiación y crear una fuente de perturbaciones.
La selección de un tipo de cable se lleva a cabo dependiendo de la naturaleza de la señal transportada (para una señal video se utilizará un cable coaxial, para señales digitales de alta densidad se utilizará un cable plano), así como de la protección requerida contra las perturbaciones (apantallamiento, trenzado, doble apantallamiento, etc.).
En general, es importante respetar las instrucciones de uso especificadas por los fabricantes de equipos electrónicos y, por lo tanto, utilizar los tipos de cables indicados en dichas instrucciones.

A continuación se tratará de explicar de forma detallada cómo hay que realizar el cableado en la práctica y qué es lo importante para la instalación:
Las señales de alimentación y retorno deben de ser cableadas juntas, y si fuera posible trenzando los hilos correspondientes. La selección de un tipo de cable se lleva a cabo en función de la naturaleza de la señal transportada (para una señal video se utilizará un cable coaxial, para las señales digitales de alto contenido espectral se utilizará un cable plano), así como de la protección requerida contra las perturbaciones (apantallamiento, trenzado, doble apantallamiento, etc.).
Todos los cables deben de estar junto a las superficies metálicas en toda su longitud (especialmente cuando son largos).

Conexión ideal de dos componentes:

RECOMENDACIONES PARA LA INSTALACIÓN DE CABLES

• No mezclar partes "sucias" con partes "limpias" (partes con filtros RFI y partes sin filtros, cables desde el exterior del armario y cables de señales débiles que puede que no necesiten ser apantallados).
· Separar las funciones que producen fuertes perturbaciones y las funciones sensibles.
· Las partes de potencia deben de ser separadas de los elementos electrónicos de bajo tensión.
• Agrupar los cables por familias (cables apantallados juntos, cables de potencia no apantallados juntos, cables digitales juntos, cables de relés juntos, cables analógicos de señales débiles juntos).
Los cables analógicos y digitales deben estar separados (como mínimo 10 cm).
• Siempre que sea posible deben separarse los cables de potencia y los cables de baja tensión (50 cm si uno de los cables está apantallado, de lo contrario 1 m).
• Todos los cables (especialmente si son largos, es decir, > 3 m) deben estar en contacto con una superficie metálica para reducir al mínimo el área entre el equipo, el cable y la "masa", que es normalmente la superficie metálica.
• Mantener todos los elementos electrónicos referenciados a una superficie metálica próxima mediante una trenza metálica ancha (> 1 cm) y corta (<>

· Para la puesta a masa se considera preferible una superficie metálica en vez de un conductor.

• Trenzar los cables sensibles de alimentación y de retorno.

• Los cables que no se utilizan no deben dejarse desconectados, debiendo ser conectados a un potencial fijo (si fuera posible la masa) en cada uno de los extremos.

• Cuando se cruzan cables de diferentes familias deben de hacerlo en ángulo recto.

APANTALLAMIENTO Y CONEXIÓN A MASA

En la mayor parte de los casos las pantallas de los cables se conectan a masa (bastidor) en ambos extremos.
El apantallamiento debe de ser continuo (no interrumpido) y estar conectado a masa en ambos extremos mediante un contacto de excelente calidad (la eficiencia del apantallamiento depende de este contacto). El apantallamiento de un cable largo puede ser conectado a masa en puntos intermedios. Debe tenerse cuidado con la circulación de corrientes debida a masas que no están al mismo potencial. En este caso concreto, se utilizará un cable con doble apantallamiento con dos mallas conductoras: la malla exterior se conectará a las masas sin ninguna otra precaución y se conectará a los armarios por el exterior mediante un pasacables metálico, y el apantallamiento interior se conectará al interior de los armarios.
Los casos en los que el apantallamiento se conecta sólo a un extremo son excepcionales y se describen en la sección siguiente:

Es esencial que el conjunto apantallamiento-conector-masa sea tanto mecánica como eléctricamente continuo (resistencia de contacto muy baja).
Un error común cuando intenta lo anterior es hacer la conexión de la pantalla como una "señal ordinaria" adyacente a otras señales. En el otro lado del conector, la "señal de apantallamiento" es recogida de nuevo en una malla de cable apantallado ordinario.
Este tipo de conexión no debe ser utilizada.
Cuando se usan los llamados "pigtails" para la conexión de las pantallas de los cables, la impedancia respecto a masa a alta frecuencia es alta, desapareciendo la eficiencia de la pantalla.
El apantallamiento de los cables debe de ser continuo y actuar como una auténtica jaula de Faraday construida alrededor de los cables que protege.

Los equipos situados en el armario y que producen fuertes perturbaciones (por ejemplo, un controlador de velocidad) deberían incorporar cables apantallados que no son interrumpidos a la entrada del armario.




Esta solución es ampliamente utilizada y es muy eficiente. Debería de ser utilizada especialmente cuando un armario "produce perturbaciones". Los fabricantes utilizan regletas de conexión de cables bien conectadas a la masa del armario en la parte inferior de éste (bien separadas de otros cables del armario). El apantallamiento se deja sencillamente al descubierto (pero no se interrumpe) y se pone en contacto con el bastidor del armario, terminándolo lo más cerca posible de la fuente de las perturbaciones (por ejemplo un controlador de velocidad). Esta solución no es tan eficiente como la que se basa en un pasacables, pero la diferencia es patente en el caso de las perturbaciones de alta frecuencia (> 500 MHz) y por lo tanto menos necesaria (excepto cuando se usan transmisores tipo teléfono móvil).

Compatibilidad

Fuente: Parte I. : http://www.aimme.es/archivosbd/observatorio_oportunidades/compatibilidad-electromagnetica-guia.pdf

COMPATIBILIDAD MAGNÉTICA PARA DISEÑO E INSTALACIÓN DE MÁQUINAS-HERRAMIENTA

La Compatibilidad Electromagnética (EMC, en sus siglas en inglés) es definida en la Directiva de EMC como "la capacidad de los equipos para funcionar de forma satisfactoria en su entorno electromagnético sin introducir perturbaciones electromagnéticas intolerables para otros equipos situados en ese mismo entorno", y abarca dos principios básicos:

• No perturbar a los otros equipos: no emitir perturbaciones por encima de un nivel dado (a esto se le llama "emisión de perturbaciones").

• No ser perturbado por otros equipos: tener un nivel de protección suficiente para no ser perturbado fácilmente (a esto se le llama "inmunidad a las perturbaciones").

ASPECTOS REGULATORIOS

Desde el punto de vista regulatorio, la Directiva de nuevo enfoque 89/336/EEC, en vigor desde Enero de 1996, obliga a los fabricantes a garantizar que los productos recogidos en el ámbito de aplicación de la directiva, dispongan de un nivel suficiente de inmunidad y reduzcan sus emisiones. La segunda edición de la Directiva de EMC 2004/108/EC, publicada en el Diario Oficial de la Unión Europea L 390 el 31 de Diciembre de 2004, y aplicable a partir del 20 de Julio de 2007, ofrece tres procedimientos de evaluación de la conformidad: dos de ellos para los llamados "aparatos" y uno para las "instalaciones fijas".

Procedimientos de evaluación para "aparatos":
1. La correcta aplicación de todas las normas armonizadas relevantes cuyas referencias hayan sido publicadas en el Diario Oficial de la Unión Europea.
2. Si no se aplican las normas armonizadas o se aplican sólo en parte: realización de una "evaluación de la compatibilidad electromagnética" del aparato, basándose en los fenómenos pertinentes, con el fin de cumplir los requisitos de protección de la directiva.

La implicación de un Organismo Notificado (anteriormente denominado Organismo Competente)
ya no es obligatorio, incluso si se sigue el segundo procedimiento. Sin embargo, a discreción del fabricante o de su representante autorizado en la Unión Europea, un Organismo Notificado puede estar implicado en el procedimiento de evaluación de la conformidad.

Procedimiento de evaluación para "instalaciones fijas":
• Una instalación fija deberá de ser instalada aplicando unas buenas prácticas de ingeniería y respetando la información sobre la función y uso de sus componentes, con el fin de cumplir los requisitos de protección de la directiva. Dichas buenas prácticas deberán de estar documentadas, y mientras la instalación fija se encuentre en servicio, la documentación correspondiente deberá ser guardada por la persona o personas responsables, a disposición de las autoridades nacionales pertinentes para posible inspección.
• Debido a sus características específicas, las instalaciones fijas no están sujetas a la obligación de llevar la marca “CE” ni a la Declaración de Conformidad.

Una "Guía de Aplicación" de la Directiva 2004/108/EC (nueva Directiva de EMC aprovada el 31/12/2004) está siendo preparada por la Comisión Europea.

¿CÓMO SE APLICA LA DIRECTIVA DE EMC A LAS MÁQUINAS-HERRAMIENTA?

El fabricante es responsable de su producto, y esta responsabilidad está formalmente definida mediante una Declaración de Conformidad con la Directiva de EMC.
La Directiva de EMC indica que se considerará que existe una presunción de conformidad con los requisitos de protección de EMC (emisión e inmunidad) por parte de todos los aparatos que cumplan las normas armonizadas (EN) identificadas como relevantes mediante la publicación de sus números de referencia en el Diario Oficial de la Unión Europea (OJEU, en sus siglas en inglés). El procedimiento aparece descrito en la Guía 25 de CENELEC.
El camino más sencillo para dicho cumplimiento es que el fabricante utilice las normas que abarcan todos los requisitos de protección EMC de la Directiva, en cuyo caso el fabricante debe de aplicar todos los requisitos normativos EMC de las normas indicadas en el OJEU cuyo alcance es aplicable al producto en particular.
En ausencia de normas de producto apropiadas, es decir, normas de familia de producto o normas específicas de producto publicadas en la lista del OJEU, para demostrar el cumplimiento se aplicarán las normas genéricas.
CENELEC ha publicado dos normas EMC de familia de producto para máquina-herramienta.
EN 50370-1: Compatibilidad electromagnética (EMC) - Norma de familia de producto para máquina-herramienta. Parte 1: Emisiones; Abril 2005.
La norma EN 50370-1 apareció en el OJEU en 2005 con fecha de cese 01/02/2008.
EN 50370-2: Compatibilidad electromagnética (EMC) - Norma de familia de producto para máquina-herramienta. Parte 2: Inmunidad; Enero 2003.
La norma EN 50370-2 apareció en el OJEU en 2003 con fecha de cese 01/11/2005.
Las dos normas anteriores junto con una modificación a la norma de emisiones EN 55011 (CISPR 11) aplicable a la familia genérica de las máquinas industriales, fueron desarrolladas por un grupo de trabajo organizado por CECIMO en el que se reunió a asociaciones europeas de máquina-herramienta, a fabricantes de máquina-herramienta, a laboratorios de EMC y a expertos en EMC.
Las normas EN 50370 proponen un enfoque pragmático para validar las soluciones innovadoras de EMC basándose en el principio de "CE+CE = CE".
La norma específica de inmunidad de máquina-herramienta define los ensayos y los niveles de severidad más apropiados para las condiciones de funcionamiento de la máquina-herramienta.
Se definen de forma específica para máquina-herramienta, tres clases de criterios de funcionamiento A, B y C (véase tabla 2 de la citada norma).
Las normas ofrecen tres procedimientos de ensayo que pueden ser seleccionados por el fabricante.

TRES PROCEDIMIENTOS DE ENSAYO A ELEGIR

Los fabricantes de máquinas-herramienta pueden utilizar tres procedimientos para comprobar si sus productos cumplen las dos normas (EN 50370):
A. Ensayar la máquina-herramienta en su conjunto.
B. Ensayar todas las partes eléctricas y electrónicas.
C. Ensayar los módulos.

ENSAYOS EMC DE LA MÁQUINA-HERRAMIENTA EN SU CONJUNTO

En el caso de máquinas pequeñas se recomienda realizar ensayos a la máquina en su conjunto. La definición de "máquina pequeña" hace referencia a la posibilidad de ser instalada en el interior de una cámara de ensayos semianecoica típica:
• Dimensiones de la puerta de entrada: 1 x 2 m.
• Dimensiones y peso soportados por la mesa giratoria: diámetro 1,5 m, 1000 kg.
• Capacidad de alimentación eléctrica: trifásica 3 x 400 V, 32 A.
• Fluidos (aire comprimido).
• Herramientas para controlar el comportamiento correcto.
• Capacidad de control remoto (dado que el operario no puede permanecer en el interior de la cámara durante las pruebas).
Estas características pueden variar entre los diferentes laboratorios.
Incluso si la capacidad es grande, es muy difícil realizar pruebas en una máquina completa de tamaño medio, debido a razones prácticas tales como:
• El coste y la dificultad del transporte.
• El tiempo necesario para realizar la instalación en la cámara de ensayos semianecoica.
• La necesidad de desplazar a los operarios.
• El coste del ensayo en una cámara de ensayos semianecoica.

ENSAYOS EMC DE TODAS LAS PARTES ELÉCTRICAS Y ELECTRÓNICAS

Este procedimiento se utiliza para máquinas-herramienta con instrumentación/control remoto. No es apropiada para configuraciones convencionales (grandes armarios de control que contienen equipos de instrumentación/control: dispositivos digitales de control, autómatas programables, controladores de velocidad, etc.).
La tendencia actual es descentralizar el control y distribuirlo entre diferentes partes de la máquina. Se utiliza un bus de campo para la comunicación entre estas partes electrónicas remotas.
Es relativamente fácil operar los diferentes bloques funcionales equipados con sensores y algunos actuadores sobre una mesa de pruebas.
Este ensayo permite validar una configuración dada en condiciones bastante próximas a la realidad. El programa, la disposición de los sensores y de los actuadores, y las longitudes de los cables serán muy diferentes en la máquina final.
Sin embargo, el ensayo de todas las partes eléctricas y electrónicas sobre la mesa de pruebas puede ser más severo, estando los componentes electrónicos directamente expuestos a las perturbaciones radiadas sin beneficiarse de los efectos de atenuación proporcionados por el apantallamiento asociado a la estructura mecánica de la máquina.
De forma opcional, se recomienda realizar una inspección visual de toda la máquina. Esta inspección permite la comprobación del cumplimiento de las reglas de diseño de EMC, en especial (ver también el resto de la guía):
• Puesta a masa.
• Conexiones de la pantalla de los cables apantallados.
• Instalación de filtros RFI para EMC.
• Separación de los cables por familias en función de la naturaleza de la señal transportada.
• Respeto de las distancias de separación entre familias de cables.
• Uno correcto de los planos de masa.
• Zonas no pintadas.
• Contactos en superficie.
• Riesgo de corrosión de los contactos.

ENSAYOS EMC POR MÓDULOS

Este procedimiento es aplicable a máquinas que incluyen subconjuntos que normalmente cumplen con los requisitos EMC. En el caso de subconjuntos para los que no se ha establecido dicho cumplimento, los ensayos deben de ser efectuados tal y como se describen en el Anexo A de las normas EMC de producto, o deben de aplicarse las normas armonizadas.
Siempre que sea posible, el fabricante de la máquina-herramienta debe respetar la instrucciones de instalación EMC dadas por el fabricante del módulo en las instrucciones técnicas que lo acompañan.
Debe de prestarse especial atención a los módulos para los cuales no se han respetado completamente dichas instrucciones.
Este procedimiento incluye varios pasos: pruebas por módulos, inspección visual y ensayos adicionales en la máquina completa.
El fabricante debe de dividir la máquina en módulos de acuerdo con los siguientes criterios:

• El módulo es o no es electromagnéticamente relevante.
• La forma de realizar las conexiones eléctricas.
• La posibilidad de sufrir interferencias debidas a una perturbación procedente del exterior de la máquina.
• El respeto de las instrucciones de instalación EMC de los diferentes módulos.
Finalmente, el fabricante deberá de realizar una inspección visual de la máquina-herramienta completa.

ASPECTOS DE LOS PROCEDIMIENTOS DE ENSAYO EMC VALIDACIÓN DE UNA GAMA DE PRODUCTOS

Las normas EMC de producto pueden ser utilizadas también para validar una gama de productos.
Las normas proporcionan información sobre cómo escoger la configuración de máquina más compleja desde el punto de vista de la EMC, para una gama de productos.

ANÁLISIS PRELIMINAR PARA PREPARAR EL PLAN DE ENSAYOS

El fabricante de máquinas-herramienta tiene libertad para escoger uno de los tres procedimientos de prueba descritos en el apartado 3.1. Dicha selección será realizada en función de:
• El tamaño de la máquina-herramienta.
• La naturaleza de los componentes de la máquina-herramienta que van a ser subcontratados.
• Los conocimientos de la empresa en EMC.
• La dificultad para realizar las pruebas.
• Los medios específicos de ensayo y medida.
• La magnitud de las series de producción del producto.
• El presupuesto asignado a las evaluaciones EMC.
• Si existe o no un laboratorio de EMC próximo con una cámara de ensayos.

TAMAÑO DE LA MÁQUINA-HERRAMIENTA

En el caso de máquinas pequeñas el fabricante puede decidir realizar el ensayo completo.

VOLUMEN Y NATURALEZA DE LA SUBCONTRATACIÓN

Los fabricantes de máquina-herramienta subcontratan la fabricación de los módulos de instrumentación-control, y especialmente el cableado de los armarios y cajas de control.
El fabricante puede pasar a sus subcontratistas el problema de encontrar soluciones a los problemas de EMC. Puede obligarlos a respetar los requisitos impuestos por las normas o por otras normas EMC armonizadas.
Si la arquitectura de control está "descentralizada", el fabricante escogerá el procedimiento B (ensayo EMC del conjunto eléctrico).

CAPACITACIÓN INTERNA EN EMC

El fabricante de máquinas-herramienta preferirá escoger el procedimiento C, si en la empresa hay un especialista en EMC.

DIFICULTADES TÉCNICAS

• La capacidad de la máquina para ser sometida a pruebas ("testeabilidad" de la máquina).
• La posibilidad de realizar mediciones y monitorizaciones durante los ensayos.
• La disponibilidad de un programa de pruebas.
• El riesgo de defectos en los equipos y/o dispositivos de la máquina.
• El riesgo de perturbar a los equipos que se encuentran cerca de la máquina sometida a ensayos.
• El riesgo de crear fallos latentes (por ejemplo, debido a descargas ESD).

PRUEBAS ESPECÍFICAS Y MEDIOS DE MEDIDA

• Equipos de metrología dimensional para comprobar el desplazamiento y la repetibilidad (ej. utilizar preferentemente micrómetros mecánicos).
• Unidad de control de adquisición de datos/supervisión.
• Televisión en circuito cerrado.
• Osciloscopio, multímetro, aparatos registradores.

¿CÓMO SE APLICA LA DIRECTIVA DE EMC A LAS MÁQUINAS-HERRAMIENTA GRANDES?

El fabricante tiene libertad para decidir qué procedimiento va a utilizar. Esta elección depende de varios factores:
• Si existen o no normas armonizadas aplicables al producto.
• El nivel de capacitación técnica en EMC de la empresa.
• El coste y duración de las evaluaciones.
Estos tipos de equipos presentan las siguientes características:
• Equipos que no pueden ser sometidos a los ensayos EMC convencionales (debido a su tamaño o peso, y a la necesidad de utilizar circuitos neumáticos o hidráulicos en algunos casos).
• Equipos incluidos en instalaciones fijas en el sentido que tiene en la Directiva.
• El fabricante de máquina-herramienta es frecuentemente un integrador de componentes.
El fabricante puede "autoevaluar" si su máquina-herramienta cumple o no la Directiva EMC. Esto simplemente significa que debe emitirse una Declaración de Conformidad EC y que deben guardarse todos los documentos pertinentes (Declaración de Conformidad de los elementos integrados, copia de los informes de ensayo, instrucciones para el usuario, etc.) durante un período de tiempo de diez años (desde la venta de la última máquina-herramienta) para su comprobación por las autoridades, si fuera necesario.
Aunque esta solución es frecuentemente la única económicamente viable para las grandes máquinas e instalaciones fijas, está lejos de ser técnicamente ideal. Por ejemplo, el personal no siempre está formado sobre los procedimientos de las normas EMC, y los equipos integrados no se suministran siempre con las Declaraciones de Conformidad EC relativas a la Directiva EMC.

SI EL FABRICANTE DE LA MÁQUINA NO RESPETA ESTRICTAMENTE EL PROCEDIMIENTO SUGERIDO ARRIBA (UTILIZACIÓN DE COMPONENTES NO CONFORMES, INCUMPLIMIENTO DE LAS INSTRUCCIONES DE UTILIZACIÓN, ETC.), ES ESENCIAL VALIDAR LAS OPCIONES TÉCNICAS SELECCIONADAS MEDIANTE ENSAYOS EMC O RECURRIENDO A LA AYUDA DE UN EXPERTO EN EMC.

¿CÓMO DEBEN TRATARSE LOS COMPONENTES INTEGRADOS?

La mayor parte de los principales fabricantes de equipos electrónicos industriales ofrecen productos con la marca "CE", pero para una configuración dada de uso de dichos equipos (por ejemplo, con un filtro RFI). Generalmente, la integración correcta aparece descrita en las instrucciones para el usuario suministradas con los equipos.

¿TRATA LA DIRECTIVA DE EMC SOBRE ASPECTOS DE SEGURIDAD?

La Directiva de EMC no trata sobre aspectos de seguridad, tal y como se especifica en el Artículo 1.5: "Esta Directiva no afectará a la aplicación de las leyes Comunitarias o nacionales que regulan la seguridad de los equipos".

RESULTADOS DE ENSAYOS

Durante múltiples pruebas realizadas en el Laboratorio EMC de CETIM, se obtuvieron los siguientes resultados genéricos:
En lo que se refiere a inmunidad:
• Sensibilidad al ensayo de transitorios eléctricos rápidos/ráfagas EFT (EN 61000-4-4),
• Buen e incluso excelente comportamiento en pruebas de inmunidad a emisiones radiadas (EN 61000-4-3) y pruebas de inyección de perturbaciones de alta frecuencia en modo común en cables (EN 61000-4-6).
• Comportamiento variable con respecto a las pruebas de "walkie-talkie" o de teléfono móvil de 900 MHz. La experiencia demuestra que los trabajos de mantenimiento son frecuentemente realizados por personal que utiliza este tipo de teléfonos, aunque no se ha identificado perturbación alguna cuando los armarios de la máquina permanecieron abiertos durante las pruebas EMC. Si embargo, ésta es una importante amenaza por dos razones:
• El alto nivel de riesgo (pueden alcanzarse fácilmente niveles superiores a 50 V/m
cerca de los "walkie-talkies").
• Las señales de alta frecuencia emitidas (433 MHz en el caso de los "walkie-talkies" y hasta 1800 MHz para los teléfonos móviles) hace que el apantallamiento sea más transparente, especialmente dentro del rango de 1800 MHz. Las aberturas formadas en los armarios permiten que pasen las perturbaciones sin atenuación alguna.
En una situación de fallo normalmente se producen los siguientes funcionamientos defectuosos:
• Perturbaciones de los equipos (de medida) integrados.
• Distorsiones de las señales digitales, perturbación o corte del bus de comunicación.
• Fallos creados en la máquina-herramienta que exigen una reinicialización.
• Pérdida de referencias espaciales ("encoders").
Algunos de estos fallos de funcionamiento son bastante excepcionales y quedan archivados en el historial de control de la máquina, por lo que son fácilmente identificables.
En lo que se refiere a emisiones:
La utilización de soluciones "comunes" para protegerse contra emisiones conducidas y radiadas elevadas generadas por controladores de velocidad, permiten un control relativamente bueno de las perturbaciones emitidas por las máquinas-herramienta, considerando los siguientes comentarios:
• Si se instala un filtro RFI (con al menos dos etapas, o uno recomendado por el fabricante del controlador de velocidad) en la entrada de los controladores de velocidad, las emisiones conducidas permanecen por debajo de los límites impuestos por la norma EN 55011 para entornos industriales.
• Si los cables entre el controlador de velocidad y el motor están apantallados de acuerdo con los procedimientos normalizados (ver apartado 4.6 de esta guía), las emisiones radiadas aparentemente son controladas. En la práctica, esta cuestión es difícil debido a la alta densidad de cables: cables que se asumen "limpios" adyacentes a cables que conectan el controlador de velocidad con el motor, se convierten también en antenas que reemiten perturbaciones de alto nivel.

NOTAS

Este último punto normalmente se acentúa debido a la mala continuidad eléctrica entre los diferentes componentes de la máquina a altas frecuencias. Este problema se resuelve mediante el uso de trenzas metálicas cuidadosamente situadas en la máquina-herramienta para interconectar las partes metálicas grandes.
Algunos fabricantes evitan la instalación de cables apantallados mediante un cuidadoso control de los cruces de cables (situándolos cerca de una estructura metálica grande, o aún mejor, en el interior de una estructura cerrada soldada), y también manteniendo un control especial sobre la equipotencial entre las grandes estructuras metálicas de la máquina-herramienta.
A continuación se incluyen algunas recomendaciones generales basadas en la experiencia
de las evaluaciones EMC:

CABLES LARGOS (DIFERENTES A LOS CABLES DE POTENCIA)

En las máquinas-herramienta frecuentemente se utilizan cables largos, algunos mayores de 10 m., especialmente para los pupitres de control remoto.
Debe de prestarse especial atención a estos cables:
• Cables de control (diferentes a los cables de alimentación eléctrica y de potencia): se usan normalmente alojados en canaletas y son frecuentemente sensibles a las ráfagas de transitorios rápidos, por lo que normalmente se recomienda que estén apantallados (o que se mejore un mal apantallamiento). Por ejemplo, los buses de comunicación y los cables de control remoto.
• No instalar cables de control en la misma parte de la canaleta que los cables de potencia.

MEDICIONES ANALÓGICAS

Los circuitos analógicos son muy sensibles a las pruebas de inmunidad radiada realizadas en cámaras anecoicas, y a las pruebas de inyección de perturbaciones de alta frecuencia en modo común en cables, por lo que existe una tendencia de sustituirlos por dispositivos totalmente digitales. Deben tomarse las siguientes precauciones:
• Se ha observado que los sensores protegidos con bastidores metálicos son no malmente insensibles a las perturbaciones. Se ha reducido la sensibilidad acortando los cables conectados o mejorando el apantallamiento de dichos cables,
• Los cables para sensores que no disponen de una pantalla metálica deben estar apantallados.

GENERADORES ELECTRÓNICOS DE FRECUENCIA

Teniendo en cuenta la tecnología que necesariamente se utiliza en este tipo de circuitos (tecnología FAST o ACL), se ha observado que normalmente no cumplen las normas de emisiones electromagnéticas (el espectro emitido normalmente incluye la frecuencia fundamental (ej. 50 MHz) y también todos los armónicos hasta frecuencias que pueden alcanzar fácilmente los 800 MHz).
En este caso, las soluciones EMC que deben ser adoptadas son principalmente aplicables a la adaptación de líneas (introducción de inductancias o resistencias para limitar la corriente, ampliación de la anchura de las pistas en el circuito impreso). En este caso, el circuito impreso debe ser normalmente rediseñado.

SOFTWARE INCORPORADO

El diseño especial del software de control puede proteger eficientemente a los circuitos electrónicos contra las perturbaciones con un menor coste. Por ejemplo, los métodos utilizados son los siguientes:
• Filtrado digital (deslizando la media sobre varias adquisiciones sucesivas con el fin de discriminar las perturbaciones transitorias en las tensiones de los sensores).
• Comprobación de la consistencia de los valores medidos, gestión de errores.
• Instalación de un "wachdog".

Celdas TEM

Fuente: http://www.redeweb.com/_txt/articulos/540603.pdf

Celdas TEM para ensayos de Compatiblidad Electromagnética

Dentro de la serie de normas IEC 61000 de compatibilidad electromagnética, en la sección 4 (Técnicas de Medida y Ensayo) se ha llevado a cabo el proyecto 61000-4-20 Ed.1 (Ensayos de Emisión e Inmunidad en Guías de Onda TEM), que ha dado como resultado la aparición de la nueva norma internacional IEC 61000-4-20.

Esta nueva norma ha sido publicada a principios de año y abre las puertas a la posibilidad de realizar ensayos de compatibilidad electromagnética de pequeños aparatos o tarjetas electrónicas en guías TEM.

Una guía de ondas TEM es una línea de transmisión en la cual una onda se propaga en el modo transversal electromagnético (modo TEM) para crear un campo determinado en el volumen de ensayo previsto.
Una celda TEM es una guía de ondas TEM completamente cerrada, es decir, el conductor externo envuelve completamente al conductor central. Existen distintos tipos de celdas TEM: en modo común, en modo diferencial, de un puerto, de dos puertos, etc.

La norma IEC 61000-4-20 describe los procesos de validación y calibración de guías de onda TEM. En concreto, especifica el proceso de verificación de modo de transmisión TEM, define las propiedades de uniformidad de campo que debe tener el área de ensayo y describe el procedimiento de correlación conocido con el nombre de “método de la potencia radiada total”. El método de la potencia radiada total es un procedimiento de correlación de resultados. A partir de medidas de tensión en el/los puerto/s de la celda TEM en posiciones ortogonales del
equipo a ensayar y de la medida del factor de campo podemos calcular la potencia radiada total,
mediante la cual y siguiendo un método analítico podemos llegar a estimar el valor máximo de campo que hubiésemos obtenido en un OATS (Open Area Test Site) si esa misma potencia hubiese sido radiada por un modelo de dipolos paralelos.

Wavecontrol ha desarrollado la WaveCell®, una celda de ensayos TEM de dos puertos en modo común que permite a las PYMEs disponer de medios de ensayo EMC mediante una inversión muy inferior a la necesaria hasta la actualidad.
La instrumentación necesaria para realizar las medidas con la WaveCell®, es básicamente la misma que la utilizada según la norma EN61000-4-3, con la diferencia que la celda TEM sustituye a la cámara semi-anecoica (o O.A.T.S) y la necesidad de potencia RF es reducida considerablemente, reduciendo de esta forma el coste del sistema de medidas de EMC.

Para realizar medidas de inmunidad radiada son necesarios los siguientes equipos básicos: generador de RF, amplificador de RF, celda TEM, sonda de RF y un software de control de ensayos.
También es recomendable utilizar un vatímetro para controlar la potencia reflejada por el sistema y evitar posibles daños en la instrumentación.
Para realizar medidas de emisiones radiadas, los equipos básicos necesarios son: receptor EMI o analizador de espectros, celda TEM y un software de control de ensayos.
El esquema de los equipos necesarios para realizar los ensayos con la celda TEM WaveCell® es el indicado en la figura.

Disponer de estos medios es muy importante para cualquier departamento de I+D, que puede de esta forma realizar ensayos de EMC desde los primeros momentos de diseño de un nuevo producto y así corregir errores que más tarde podrían provocar retrasos en el lanzamiento del producto.

Compatibilidad Electromagnética

Introducción

En el sector aeroespacial cualquier equipo debe garantizar que no interfiere con ninguno de los instrumentos con que volará, al tiempo que no se altera por las emisiones de los equipos que le rodean.
El INTA cuenta con más de treinta años de experiencia en la disciplina de la Compatibilidad Electromagnética (EMC), pudiendo realizar la evaluación y calificación de equipos y sistemas completos-eléctricos y/o electrónicos- tanto desde el punto de vista de la emisión como de la inmunidad.
El INTA dispone de unas completas instalaciones de ensayos, en bastantes casos las mejores del país, que le acreditan para realizar este tipo de pruebas en las dos vías de influencia (radiada y conducida) y además en los dos sentidos de esas vías (emisión y susceptibilidad). En el INTA es posible realizar desde ensayos sobre equipos individuales, hasta ensayos de sistemas completos (tipo satélite o vehículo) para los que se dispone de una cámara apantallada, una cámara semianecoica y dos cámaras reverberantes, pudiendo además realizarse ensayos para determinar el ambiente electromagnético que puede soportar una aeronave real o vehículo de grandes dimensiones, con los motores en funcionamiento en una plataforma de ensayos en campo abierto.

Además, el INTA realiza los procesos de certificación de aeronaves militares y en lo referente a Compatibilidad Electromagnética, es el área de EMC la encargada de estos procesos junto con la asistencia y apoyo técnico al Ejército del Aire y la industria española.

Las actividades del INTA en este área de Compatibilidad Electromagnética se estructura en torno a tres laboratorios específicos:

• Compatibilidad Electromagnética en Cámara
• Compatibilidad Electromagnética en Aeronaves
• Agresiones Electromagnéticas
• Productos y Servicios
  

Los ensayos que los laboratorios del INTA desarrollan en todo lo relacionado con esta actividad son:

Ensayos de Compatibilidad Electromagnética en Cámara:

Medidas de emisión radiada desde 20 Hz a 60 GHz
Medidas de emisión conducida desde 5 Hz a 200 MHz

Ensayos de susceptibilidad radiada en cámara semianecoica:

- hasta 500 V/m CW, desde 10 KHz a 1 GHz.
- hasta 600 V/m CW, desde 1 a 18 GHz
- hasta 200V/m CW y Pico entre 18 y 40GHz

Ensayos de susceptibilidad radiada en cámara reverberante:

- más de 4000 V/m, entre 150MHz y 1 GHz
- más de 3000 V/m CW y 8000 V/m de pico, entre 1GHz y 18GHz
- más de 600 V/m, entre 18GHz y 40GHz

Ensayos de susceptibilidad frente a radiofrecuencia conducida, desde 10Hz a 400MHz
Ensayos de descarga electrostática (radiados y conducidos) hasta 30 KV, según normativa civil y militar
Ensayos de EMP conducidos desde 7 KHz a 100 MHz
Ensayos en vehículos a motor
Ensayos de armónicos y Flicker

Ensayos de Compatibilidad Electromagnética en Aeronaves:

Ensayos de interoperabilidad de Compatibilidad Electromagnética EMC (Intrasystem)
Susceptibilidad a campos electromagnéticos. HIRF (High Intensity Radiated Fields) onda continua y pulsada
Medidas de ambiente electromagnético

Ensayos de Agresiones Electromagnéticas:

Ensayos de efectos indirectos de rayos según las normas STANAG y RTCA DO-160E
Ensayo de simulación de descarga electrostática de 300kV
Ensayo de pulso nuclear electromagnético (NEMP)

Instalaciones y equipos

El área de Compatibilidad Electromagnética del INTA cuenta con los equipos siguientes:

- Cámara Semianecoica apantallada de 24 x 14 x 10 m con las siguientes características:

• Absorbente de forma piramidal de 2,44 m para realizar ensayos a 1,3 y 10 m de distancia.
  Posibilidad de cubrir el suelo con material absorbente de 36' y actuar como cámara anecoica desde 300 MHz
  Puerta de acceso de 3,6 x 3,3 m
  Condiciones de Área Limpia clase 100.000
  Mesa rotatoria para 10 Tm y 5 m de diámetro
  Polipasto para equipos de hasta 500 Kg de peso
  Salida de gases para pruebas con vehículo en marcha
  Dimensiones máximas espécimen 7 m x 3 m x 3 m (L x An x Al)

- - Cámara GTEM para ensayos de precertificación 6 x 3 x 2,6 m. Máxima altura elemento bajo prueba en GTEM 1.250 mm

- Cámara Reverberante de dimensiones 7,5 x 5,5 x 4,5 m con las siguientes características:

• Rango de frecuencia de operación: 150MHz a 40GHz
  Dos palas giratorias para una mayor eficiencia y uniformidad de campo
  Puerta de acceso de 1,8 x 2 m
  Volumen de uniformidad de campo de 3,5 x 3,5 x 2,5 m

- Cámara Reverberante de reducidas dimensiones (4,2 x 1,9 x 1,8m) con las siguientes características:

• Rango de frecuencia de operación: 600MHz a 40GHz
  Amplia puerta de acceso de 3,8 x 1,5 m
  Volumen de uniformidad de campo de 3,9 x 1,5 x 1,5 m
  Capacidad de generación de muy altos niveles de campo eléctrico

- Instalación para la simulación de descarga electrostática generada por helicóptero, con las siguientes características:

• Sistema impulsivo basado en Generador Marx
  Rango de tensiones de ensayo: Desde 100kV a 350kV

- Generadores para la simulación de efectos indirectos de rayos, cumpliendo con la normativa militar (STANAG) y de aviación civil (RTCA DO-160E), con capacidad para ensayar hasta el nivel 5 de la RTCA DO 160E.

- Sistema de simulación de Impulso Nuclear Electromagnético (NEMP), con las siguientes características:

- Célula radiante con capacidad para ensayar equipos de 0.5 x 0.5 x 0.5m.
Capacidad para generar campos eléctricos impulsivos de 70kV/m.

- Plataforma de 2.500 m\'b2, diseñada especialmente para la realización de ensayos de compatibilidad electromagnética y con acceso directo desde la pista de aterrizaje del aeropuerto de Torrejón de Ardoz, de Madrid.

- Laboratorio móvil de ensayos para la realización de pruebas y la verificación de los requisitos de compatibilidad electromagnética en aeronaves en la banda comprendida entre 10 KHz y 18 GHz.

Este laboratorio móvil dispone de:

GPU (Ground Power Unit)
Banco hidráulico
Cámara semianecoica (para ensayos en tierra con radar activado)

Acreditaciones

El Laboratorio de Compatibilidad Electromagnética en Cámara del INTA está acreditado por ENAC (Entidad Nacional de Acreditación) de acuerdo a la norma EN 17025 y en la guía ISO 24 para la realización de ensayos. Es Organismo Competente para la Directiva 89/336 de EMC a convertir en Organismo Notificado para la nueva Directiva de EMC 2004/108.
El INTA tiene un nombramiento de NA ''Autoridad Nacional'' para la certificación de Compatibilidad Electromagnética en el EF- 2000.
Varios miembros representantes del INTA forman parte de comités técnicos internacionales sobre compatibilidad electromagnética.

Principales clientes

El INTA ha realizado ensayos de Compatibilidad Electromagnética para el Ministerio de Defensa Español, Alemán e Inglés y para un elevado número de empresas nacionales e internacionales, tanto en el ámbito civil como en el militar.

Fuente: http://www.inta.es/doc/laboratoriosensayo/emc/comp_electrom.pdf

Tipos de Antenas

Fuente: http://www.todoantenas.cl/tipos-de-antenas.html

Una antena es un dispositivo formado por un conjunto de conductores que, unido a un generador, permite la emisión de ondas de radio frecuencia, o que, conectado a una impedancia, sirve para captar las ondas emitidas por una fuente lejana para este fin existen diferentes tipos:
Antena Colectiva: Antena receptora que, mediante la conveniente amplificación y el uso de distribuidores, permite su utilización por diversos usuarios.
Antena de Cuadro: Antena de escasa sensibilidad, formada por una bobina de una o varias espiras arrolladas en un cuadro, cuyo funcionamiento bidireccional la hace útil en radiogoniometría.
Antena de Reflector o Parabólica: Antena provista de un reflector metálico, de forma parabólica, esférica o de bocina, que limita las radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia de las ondas; se utiliza especialmente para la transmisión y recepción vía satélite.
Antena Lineal: La que está constituida por un conductor rectilíneo, generalmente en posición vertical.
Antena Multibanda: La que permite la recepción de ondas cortas en una amplitud de banda que abarca muy diversas frecuencias.
Dipolo de Media Onda: El dipolo de media onda lineal o dipolo simple es una de las antenas más ampliamente utilizadas en frecuencias arriba de 2MHz. En frecuencias abajo de 2 MHz, la longitud física de una antena de media longitud de onda es prohibitiva. Al dipolo de media onda se le refiere por lo general como antena de Hertz.
Una antena de Hertz es una antena resonante. O Sea, es un múltiplo de un cuarto de longitud de onda de largo y de circuito abierto en el extremo más lejano. Las ondas estacionarias de voltaje y de corriente existen a lo largo de una antena resonante.

La figura anterior podemos observar las distribuciones de corriente y voltaje ideales a lo largo de un dipolo de media onda. Cada polo de la antena se ve como una sección abierta de un cuarto de longitud de onda de una linea de transmisión. Por lo tanto en los extremos hay un máximo voltaje y un mínimo de corriente y un mínimo de voltaje y un máximo de corriente en el centro. En consecuencia, suponiendo que el punto de alimentación esta en el centro de la antena, la impedancia de entrada es Eminimo / Imaximo y un valor mínimo. La impedancia en los extremos de la antena de Emaximo / Iminimo y un valor máximo.
La figura siguiente muestra la curva de impedancia para un dipolo de media onda alimentado en el centro.

La impedancia varia de un valor máximo en los extremos de aproximadamente 2500 W a un valor mínimo en el punto de alimentación de aproximadamente 73 W (de los cuales entre 68 y 70 W es la impedancia de radiación).
El patrón de radiación de espacio libre para un dipolo de media onda depende de la localización horizontal o vertical de la antena con relación a la superficie de la tierra.
La figura siguiente muestra el patrón de radiación vertical para un dipolo de media onda montado verticalmente. Observese que los dos lóbulos principales que irradian en direcciones opuestas están en ángulo derecho a la antena, los lóbulos no son círculos, se obtienen solo en el caso ideal donde la corriente es constante a todo lo largo de la antena, y esto es inalcanzable en una antena real.

Antena Yagi: Antena constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores, utilizada ampliamente en la recepción de señales televisivas. Los elementos directores dirigen el campo eléctrico, los activos radian el campo y los reflectores lo reflejan. (figura siguiente)
Los elementos no activados se denominan parásitos, la antena yagi puede tener varios elementos activos y varios parásitos. Su ganancia esta dada por: G = 10 log n
donde n es el número de elementos por considerar.

Para la antena yagi de tres elementos la distancia entre el reflector y el activo es de 0.15l , y entre el activo y el director es de 0.11l . Estas distancias de separación entre los elementos son las que proporcionan la óptima ganancia, ya que de otra manera los campos de los elementos interferirían destructivamente entre sí, bajando la ganancia.
Como se puede observar, este diseño de antena yagi resulta ser de ancho de banda angosto, ya que el elemento dipolar está cortado a una sola frecuencia que generalmente se selecciona en la mitad del ancho de banda de los canales bajos de TV; es decir, del canal 2 al canal 6 (de 50MHz a 86 MHz). Esto resulta ser una desventaja ya que no es posible cubrir varios canales de TV con una misma ganancia seleccionada. Por tal razón se utiliza la denominada antena yagi de banda ancha, la cual puede cubrir varios canales a la vez aunque sacrificando la ganancia.
En la figura siguiente se muestran los parámetros de diseño x y y, creando la relación x + y = l /4, la ganancia se acentúa alrededor de un solo canal, como se muestra en la figura.
Para considerar una antena yagi de banda ancha es necesario, entonces, hacer ajustes en las distancia entre los elementos para obtener, junto con el ancho de banda deseado, la ganancia óptima. Se recuerda que para un arreglo de antenas en las cuales todos los elementos van alimentados se obtiene mejor ganancia para el denominado "en linea". Como la antena yagi utiliza elementos alimentados y parasitos, es común aumentar el numero de elementos alimentados a 2 o 3; estos dipolos se cortan a la frecuencia media del ancho de banda; generalmente para los canales bajos de televisión da muy buen resultado. En la figura siguiente se proporciona las dimensiones para óptima ganancia de una antena yagi de tres elementos

Antenas Prácticas

La elección de la antena a instalar en una situación determinada depende de un gran número de factores. Desde un simple alambre extendido entre las azoteas dos edificios vecinos hasta complejas estructuras sobre una torre giratoria, las configuraciones posibles son muy numerosas, y el aficionado debe escoger la que más se acomode a sus posibilidades y necesidades. En los edificios urbanos, donde frecuentemente el espacio es restringido, el trabajo en HF puede iniciarse con una antena vertical con algunos «radiales» como plano de tierra, que puede proporcionar buenos contactos, aunque las antenas de este tipo son susceptibles de captar más ruido eléctrico ambiental que los dipolos horizontales. En VHF y UHF, ha de ser generalmente factible hallar en un edificio un punto donde instalar una antena vertical eficaz o incluso una pequeña directiva con un rotor al extremo de un mástil.
La antena dipolo de 1/2 onda. Desde el punto de vista eléctrico y considerando la fiabilidad de predicción de su comportamiento, la facilidad en procurarse los materiales necesarios y su economía, la antena dipolo de media onda alimentada por el centro es la opción que debería considerar en primer lugar el radioaficionado aprendiz.
Una antena horizontal de media onda, despejada y elevada por lo menos un 1/4 de onda sobre cualquier obstáculo, proporciona buena cobertura para distancias cortas y medias y es capaz de dar alguna agradable sorpresa en distancias largas. La longitud total de una antena dipolo de hilo es algo menor que la correspondiente a la media onda en el aire debido al efecto puntas de los conductores (capacidad del hilo más los aisladores extremos). Así pues, una antena para la frecuencia de 21,175 MHz (centro del segmento de fonía para EC) debería tener unos 6,85 m. Un dipolo del mismo tipo para el segmento de CW de la banda de 40 metros (7,025 MHz) mide 20,64 m. Las medidas anteriores son válidas suponiendo que el diámetro del conductor empleado es muy reducido comparado con la longitud de la onda a radiar. Si el conductor de la antena es grueso se debe aplicar un factor de reducción. El diagrama de radiación vertical de un dipolo depende grandemente de su distancia al suelo y de las características de éste, lo cual explica en parte las enormes diferencias de comportamiento de antenas aparentemente iguales, situadas en lugares distintos.
La Antena Vertical de 1/4 de Onda
El más conocido dipolo asimétrico es la antena de cuarto de onda con plano de tierra artificial, conocida como ground plane. El plano de tierra se simula mediante varios «radiales» de un cuarto de onda extendidos por debajo del elemento radiante vertical y conectados a la malla del cable de alimentación. La práctica demuestra que en HF 30 o 40 radiales de un 1/4 de onda y separados del suelo proporcionan excelentes resultados. En VHF y UHF, donde por lo general las antenas verticales se instalan a cierta altura sobre el suelo, el número de radiales puede ser mucho más reducido. Con los radiales en ángulo recto respecto al elemento radiante, la impedancia de la antena es de 36 ohmios. A medida que los radiales forman un ángulo más obtuso respecto al elemento radiante, la impedancia del sistema aumenta. La antena vertical mínima debe tener un 1/4 de onda eléctrico, lo que no significa que tenga la longitud física de una cuarta parte de la longitud de la onda a transmitir. La longitud física de una antena autorresonante para las bandas de onda más larga -y especialmente en la banda de 160 metros-, puede ocasionar problemas mecánicos para su sustentación de modo que, en general, se la hace menor a la teórica de 1/4 de onda y aún funciona bastante bien. Las antenas verticales cortas se «alargan» artificialmente bien añadiéndoles una inductancia en la base o una capacidad en el extremo superior.
El Dipolo en V Invertida
Cuando el espacio disponible no permite extender el dipolo horizontalmente en toda su longitud, se puede adoptar la configuración de las antenas dipolo en V invertida, que son una buena solución y que presenta incluso algunas ventajas frente al dipolo horizontal. Esta antena se instala utilizando un solo mástil, que la sustenta por su centro o suspendida de una driza. Con un ángulo de 90º entre las ramas en el vértice, esta antena presenta un diagrama de radiación prácticamente omnidireccional, ángulos de salida bajos y una impedancia próxima a los 50 ohmios, que la hace apta para ser alimentada con cable coaxial.
Antenas para Espacios Reducidos
Para las bandas de 80 y 160 metros, en muchas ocasiones no es materialmente posible extender un dipolo de media onda. Es preciso entonces, tratar de acomodar las ramas de la antena al espacio disponible, doblándolas en el plano horizontal o decidirse por una antena vertical. Combinando varios procedimientos es posible construir antenas cuya longitud física sea la mitad o aún menos de la que teóricamente le correspondería y aún así ser muy eficientes. No es infrecuente, por ejemplo, ver antenas dipolo rígidas para la banda de 40 metros cuya longitud total no supera los 10 m. Con todo, no hay que olvidar que cualquier reducción de tamaño de una antena comporta inevitablemente una reducción del ancho de banda útil, así como un descenso del rendimiento total debido, entre otras cosas, a las pérdidas acumuladas en los elementos añadidos.
Antenas Cortas con Inductancias
Uno de los procedimientos usuales para «alargar» eléctricamente las antenas comporta el uso de inductancias en sus ramas. El cálculo del valor y posición de esas inductancias es bastante complicado para hacerlo manualmente por lo que deben usarse programas de ordenador que lo resuelven con buena exactitud. No es válida la simplificación de acortar la antena simplemente arrollando el exceso de hilo sobre un soporte cualquiera formando una bobina; la inductancia necesaria de esa bobina depende de la posición que ocupe sobre el dipolo y de la longitud total de éste, así que sería sólo casualidad acertar con todas las variables.
Antenas Cortas con Cargas Lineales
Otro método de reducir la longitud física de las antenas, manteniendo la resonancia y ofreciendo una resistencia de radiación conveniente y bajas pérdidas, es el uso de las llamadas cargas lineales, consistentes en plegar sobre sí mismo parte del conductor de la antena; el cálculo de las dimensiones de esa configuración es muy complejo y debe realizarse con la ayuda de un programa de ordenador.
Antenas Cortas con Carga Capacitiva
Un tercer procedimiento para «alargar» artificialmente una antena es añadir capacidad al extremo de la misma. Esta capacidad está compuesta por lo general por una red de conductores (cruz, polígono, etc.) conectada al extremo del conductor que se quiere alargar eléctricamente. Un medio para añadir carga capacitiva a un mástil radiante vertical es utilizar una sección de los vientos superiores, que se conectan eléctricamente al vértice del mástil, formando las aristas de un polígono cónico. Si la reducción de longitud es considerable, una antena de ese tipo presenta una baja resistencia de radiación, que complica asimismo el problema de las pérdidas del sistema de tierra.
Antenas Dipolos Multibanda
Un dipolo resuena, además de en su frecuencia natural, a frecuencias múltiplos de aquella; a ciertas frecuencias, la impedancia en el punto de alimentación hace que la ROE resultante sea muy elevada. Es posible, sin embargo, hacer resonar una antena en varias bandas manteniendo su impedancia en valores próximos a la del cable coaxial haciendo uso de «trampas» de onda, que dividen eléctricamente la antena en varios tramos, cada uno de los cuales, añadido al anterior, hace resonar a la antena en una banda determinada. Las trampas de onda actuan prácticamente como un interruptor a su frecuencia, aislando las secciones subsiguientes de la antena. A una frecuencia inferior, la tranpa presenta reactancia inductiva, alargando así eléctricamente la rama. Es posible combinar los distintos valores de forma que la antena resuene en dos o más bandas con una impedancia adecuada para ser alimentada con cable coaxial. Una popular antena de ese tipo es el dipolo para dos bandas (típicamente para 80 y 40 metros) que desarrolló W3DZZ hace ya muchos años. En el número 180 (diciembre 1998) de CQ Radio Amateur y en su página 24 se incluye un excelente artículo de G. Murphy, VE3ERP, que ofrece varias antenas multibandas con trampas LC, ya resueltas.
Otra popular antena multibanda es la desarrollada por John Varney, G5RV, de la cual se han desarrollado varias versiones, cortas y largas, que no es difícil de construir y debería ser ensayada por todo radioaficionado.
Antenas para VHF y UHF
Dada la menor longitud de onda de las señales de VHF y UHF, las dimensiones de las antenas básicas (dipolo, vertical con plano de tierra, etc.) son proporcionalmente menores y por ello mismo en esas bandas son posibles formaciones de mayor ganancia, con múltiples elementos, que resultarían inviables en las bandas decamétricas.
Antenas Verticales para V-UHF
Una sencilla antena vertical de 1/4 de onda con plano de tierra artificial puede proporcionar buenos resultados en un entorno urbano. Inclinando los radiales hacia abajo se logra rebajar el ángulo de radiación y elevar la impedancia hasta los 50 ohmios convenientes para alimentarla con cable coaxial. Combinando varias antenas verticales con sus elementos «en línea» se obtiene la antena denominada colineal, con la que se logran mayores prestaciones al concentrar la energía en un menor ángulo vertical, de forma que no se desperdicia energía hacia lo alto. Comercialmente se ofrecen antenas de este tipo que resultan prácticas y convenientes de instalar, tanto en situaciones fijas como sobre un vehículo. La comunicación en VHF o UHF a través de repetidores (analógicos o digitales) se efectúa exclusivamente en FM y utilizando polarización vertical, por lo que las antenas verticales omnidireccionales ofrecen una excelente solución para repetidores relativamente cercanos.
Antenas Direccionales para V-UHF
Cuando se desea incrementar el alcance de la estación en VHF o UHF es necesario optar por una antena direccional, fija o acoplada a un rotor. Dadas las dimensiones relativamente reducidas de estas antenas, incluso con múltiples elementos, es factible mejorar sustancialmente el alcance de un equipo sin necesidad de apelar a amplificadores utilizando antenas direccionales.

Aspectos Legales de la Instalación de Antenas

El Reglamento de Radioaficionados, la Ley de Antenas, La Ley de Ordenación de Comunicaciones y la jurisprudencia sobre el tema amparan el derecho de todo radioaficionado con licencia a instalar y utilizar un sistema de antenas adecuado. Las comunidades de vecinos o los propietarios de fincas arrendadas no pueden oponerse a la instalación de una antena de radioaficionado en la zona comunitaria sin mediar razones muy especiales. Son numerosas las sentencias firmes dictadas en contra de comunidades de vecinos que trataron de impedir ese derecho. Sin embargo, la instalación de la antena debe adecuarse a unos requisitos técnicos que es preciso cumplir para que pueda ser aprobada por la Inspección de Telecomunicaciones y beneficiarse así de la protección legal.

Conclusión

La elección de la antena más adecuada es un compromiso entre multitud de factores, entre los que destaca el tipo de comunicaciones que desee practicar. Estudie atentamente su caso particular, pida la opinión de algunos colegas expertos y esboce un proyecto de lo que crea oportuno instalar. No desaproveche cualquier ocasión para construir y ensayar personalmente alguna antena sencilla de hilo; la experiencia ganada con la experimentación es irreemplazable y, aunque inicialmente algún montaje no proporcione los resultados esperados, merece la pena tratar de insistir en ello.

La "Tunrstile" que es la mostrada en el punto (a). Esencialmente tiene dos partes radiantes con una longitud de media onda desfasadas 90º y puestas en fases de cuadratura. Esta alimentada por un sistema de alimentación de líneas de transmisión. Cuando corrientes iguales son usadas en dos radiadores, el diagrama direcciones en el plano horizontal es un circulo deformado que va tendiendo a un cuadrado. La separación vertical entre elementos apilados es de media onda. La antena Turnstile esta adaptada para el uso de una banda de transmisión por el empleo de conductores largos y un cuidado extremo de todos los detalles.
Una sección cruzada de dicha antena esta mostrada en la figura (B) donde se ve una antena usada en el Empire State, donde los conductores con diámetros de un cigarrillo y las partes adyacentes centradas son superficies de revoluciones sobre las líneas AC y BD. Líneas separadas de transmisión son proveídas en F para cada uno de los cuatro radiadores.
La figura (C) es un "Aldorf Loop" que es en forma de cuadrado, donde el largo de cuyo vértice es una cuestión de diseño, pero por propósitos descriptivos puede ser tomado por aproximadamente un tercio de longitud de onda. La corriente es entregada como se muestra en la figura, las corrientes en los cuatro radiadores son iguales en magnitud y parecidas en fase como se muestra en las flechas del diagrama. En apilamiento en un espacio vertical se usa una distancia de media onda.
La figura (d) muestra una antena circular que también se llama antena de loop. Los dos conductores circulares radiantes están eléctricamente rotos en B por un condensador plano paralelo sin perdida de continuidad mecánica y de fuerza, toda la construcción es capaz de ser soportada desde el punto A. El circulo mas bajo esta roto en C, de donde el sistema es alimentado en la forma de "Folded Dipole" (Dipolo Doblado) el "largo eléctrico" de la circunferencia (Tomando en cuenta la carga capacitiva de B) es de media onda. Físicamente la circunferencia es menos que esto. Esta antena esta enganchada a un mástil en el punto A y por lo tanto metálicamente a tierra. El mástil esta dentro de la circunferencia. La forma direcciones horizontal es elíptica, la máxima diferencia en campo de fuerza es un poco menos que 2 db. Cuando estas unidades están apiladas en vertical el espacio entre ellas es de una longitud de onda.
La antena "Coverleaf"esta mostrada en la figura (e). Esta consiste en una torre de estructura metálica delgada. En el centro hay un conductor que junto con la torre misma forman un sistema de transmisión coaxial. Las "Hojas" radiantes están agarradas como se muestra en la figura, formando una circunferencia horizontal compuesta. El largo de cada uno de estos conductores el de aproximadamente 0.4 de longitud de onda. En apilamientos se usan intervalos de media longitud de onda. El diagrama horizontal prácticamente circular.
La antena Cohete que se muestra en la figura (f), es un cilindro vertical cerrado metálicamente en sus dos extremos, pero tiene una grieta abierta en un elemento del cilindro como muestra la figura (slot), Esta alimentado como se muestra en el lugar donde se ve un corte en el cilindro estableciendo un voltaje a través de la grieta. La antena tiene un efecto externo como una distribución vertical de circunferencias horizontales. Las unidades apiladas son puestas muy juntas. El diámetro es mas o menos que media longitud de onda.
La figura (g) es una antena de circunferencia horizontal que tiene un particular sistema de alimentación coaxial.
La antena logarítmica consiste en una red de dipolos que tienen dimensiones y espaciados que varían en progresión geométrica. En lugares en donde el campo es relativamente elevado o también en servicio móvil, la antena logarítmica puede proporcionar una elección de señal que ningún otro tipo de antena será capaz de conseguir

Análisis Espectral

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_espectral

Análisis Espectral

La espectroscopia es una técnica analítica experimental, muy usada en química y en física, que se basa en detectar la absorción o emisión de radiación electromagnética de ciertas energías, y relacionar estas energías con los niveles de energía implicados en una transición cuántica. De esta forma, se pueden hacer análisis cuantitativos o cualitativos de una enorme variedad de sustancias. Éstos, conocidos como análisis espectrales consisten específicamente en el estudio de una luz previamente descompuesta en radiaciones monocromáticas mediante un prisma o una red de difracción.
Por otra parte las orbitales del átomo de un elemento químico son tan características del mismo como las huellas digitales de un individuo, y siempre diferentes de las de cualquier otro elemento. Es así como los físicos han podido catalogar el conjunto de las radiaciones luminosas que emite cada uno de los elementos cuando se halla en estado de incandescencia.
La luz que recibimos de una estrella, por ejemplo, consiste en una mezcla de radiaciones, algunas de las cuales provienen de átomos de hidrógeno, de helio, de hierro, etc. Si a esa luz se la hace pasar por una rendija para obtener un haz largo y estrecho, y si éste atraviesa un prisma, las distintas radiaciones quedarán clasificadas, ya que el prisma desvía hacia un extremo las de longitud de onda más larga (correspondientes a la luz roja) y hacia el otro las de longitud de onda más corta (luz violeta); entre ambos extremos se ordenarán las ondas de longitud intermedia: anaranjado, amarillo, verde, azul y añil. En suma, así se obtiene un espectro continuo cuyo aspecto es el de una estrecha franja transversal de arco iris.
Entre la emisión de ese espectro por los átomos excitados por el calor de la estrella y su recepción en la Tierra interviene otro fenómeno que es el que permite el análisis espectral. Cada vez que una radiación emitida encuentra, durante su propagación en la misma atmósfera de la estrella, un vapor que contiene átomos del mismo elemento, es absorbida por uno de éstos. Por consiguiente, en el espectro de aquella estrella que se obtendrá en la Tierra cada uno de los puestos correspondientes a las longitudes de onda interceptadas quedará falto de luz y en él aparecerá una raya oscura. Así, en lugar del espectro de emisión se obtendrá un espectro de absorción que contendrá en forma de rayas las huellas de todos los elementos químicos existentes en el astro.

Aplicaciones

En el espectro de las estrellas siempre existe una zona de radiaciones más intensas que las demás. Esa preponderancia es independiente de la composición química del astro y resulta de la temperatura superficial de éste. Sabemos por experiencia que si a un metal se lo calienta progresivamente empieza por tener una incandescencia de color rojo oscuro que va volviéndose cada vez más claro y acaba por dar una luz blanca. Así, las estrellas rojas son menos calientes que las anaranjadas, y éstas de las amarillas y así en más. Partiendo de los espectros, los astrónomos han podido averiguar la temperatura superficial de las estrellas y clasificarlas en grupos (Diagrama Hertzprung-Russell).
Por otra parte, al comparar las rayas del espectro de una estrella con las de una luz terrestre, se observa que en el espectro estelar las rayas se hallan corridas ligeramente hacia el extremo rojo del espectro a hacia el violeta. Ese fenómeno, debido al efecto Doppler-Fizeau, permite calcular la velocidad radial con la que la estrella se aleja o se acerca a la Tierra. En particular, ha permitido descubrir que todas las galaxias se alejan unas de otras, lo cual constituiría una prueba de la expansión del Universo.
Finalmente, gracias al análisis espectral es que, por ejemplo, se descubrió el helio en 1868, tras identificar las rayas obtenidas en un espectro luego de un eclipse solar. Desde entonces, el análisis espectral de los cuerpos celestes ha revelado que todos se componen de los elementos que conocemos en la Tierra y que figuran en la tabla periódica de Mendeleiev.