9.
Efecto de las aperturas en los blindajes
Es
usual utilizar blindajes agujereados en los equipos electrónicos para que haya
ventilación y satisfacer otros requisitos mecánicos. Todos los agujeros,
juntas y ranuras reducen la efectividad del blindaje. De forma práctica, en el
caso de un blindaje agujereado, la efectividad intrínseca del material tiene
menor importancia que la pérdida a través de ranuras y juntas. Las
discontinuidades en el blindaje tienen usualmente más efecto en la pérdida de
efectividad de apantallado magnético que en la de campo eléctrico. En
consecuencia, es necesario dar mayor importancia a los métodos de reducción de
pérdidas de efectividad de apantallado magnético.
En casi todos los casos, estos mismos métodos son también adecuados para
minimizar las pérdidas de efectividad de apantallado eléctrico.
La disminución
de efectividad en los blindajes con ranuras y juntas con el aumento de
frecuencia es debida al paso de las ondas a través de las mismas. Este descenso
de efectividad depende principalmente de la máxima dimensión lineal de la
ranura (no del área), de la impedancia de la onda incidente y de la frecuencia
de la fuente del campo. Es importantísimo tener presente que un número elevado
de pequeñas ranuras provocan un descenso menor de efectividad que una gran
ranura con la misma superficie total. La importancia de la pérdida de
efectividad tiene más que ver con la geometría de la ranura que con el área
de la misma. Una junta estrecha y larga puede causar más fugas de RF que una
fila de agujeros con un área total mayor. En la selección de «racks» y cajas
para circuitos sometidos a EMI, debe tenerse en cuenta la continuidad eléctrica
en sus juntas para evitar estas fugas de RF (descenso de efectividad).
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El hecho de que
sea la dimensión lineal máxima, no el área, la que determina el nivel de pérdidas
puede estudiarse considerando la teoría de circuitos aplicada a los blindajes.
En esta aproximación, los campos parásitos inducen corrientes en el blindaje,
y estas corrientes generan campos adicionales. Los nuevos campos cancelan el
campo original en algunas regiones del espacio. Debido a esta cancelación,
estas corrientes pueden circular sin ser distorsionadas en la forma en que son
inducidas por el campo incidente (zona izquierda de la figura 17a).
Si una discontinuidad en el blindaje fuerza la
circulación de las corrientes inducidas por otros caminos, la efectividad de
apantallado queda reducida. Cuanto más se desvíen estas corrientes, mayor será
la reducción de efectividad en el apantallado. La figura 17a muestra cómo las
discontinuidades afectan a las corrientes inducidas en el blindaje. En ella, la
discontinuidad 2 tiene casi el mismo efecto que la discontinuidad 1, a pesar de
ser más estrecha. La discontinuidad 3, aunque puede tener mayor área total,
distorsiona poco las corrientes y, por ello, tiene menor reducción de
efectividad. Así, un gran número de agujeros pequeños provoca menos pérdidas
que un gran agujero con la misma área total.
Desde otro punto de vista, el agujero rectangular en la figura 17 b forma
una especie de antena dipolo que puede causar una pérdida considerable si es
mayor de 1/100 de la longitud de onda de la frecuencia del campo incidente. La máxima
pérdida se da cuando la longitud de la ranura se iguala a la mitad de la
longitud de onda. La figura 18 presenta
una gráfica de la eficiencia de un blindaje con aperturas rectangulares de
diferentes longitudes en función de la frecuencia.
Se
puede obtener una efectividad adicional si los agujeros se disponen en forma de
guía de ondas (figura 17c). Una guía de ondas tiene una frecuencia de corte,
por debajo de la cual se comporta como un atenuador. Para una guía de ondas
circular, la frecuencia de corte es :
fc= 175,26
· 109/D (Hz)
donde
D es el diámetro en milímetros. Para una guía de ondas rectangular, la
frecuencia de corte es:
fc = 149,86 ·109 /L (Hz)
donde L es la longitud mayor de la sección de la guía
de ondas en milímetros. Si la frecuencia del campo incidente es menor a la de
corte, la efectividad de apantallado contra campos magnéticos de una guía de
ondas circular de diámetro D y longitud 1, tal como se muestra en la figura 17c
es:
S=32 t/D (dB)
Esta efectividad es relativa a la máxima que
se obtendría con un blindaje continuo sin agujeros. En el caso de una guía de
ondas rectangular, la efectividad de apantallado contra campos magnéticos es
igual a:
S=27,2 t/L (dB)
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donde
L es la mayor dimensión lineal de la sección de la guía de ondas y t es la
longitud. Una guía de ondas con una longitud t de tres veces su diámetro D
tiene una efectividad de apantallado de
unos 95 dB. Si un agujero en un blindaje tiene un diámetro menor al
espesor del mismo, se forma una guía de ondas de longitud igual al espesor del
blindaje. Un método usual para tener ventilación es usar la configuración
“4“ de agujeros de la figura 17 a, en la que se muestra una sección de un
blindaje con una distribución de agujeros en forma de cuadrado. El diámetro de
todos los agujeros es igual a D, el espacio entre los centros de los agujeros es
c, y la longitud del lado del cuadrado formado es igual a L. La efectividad de
apantallado en este caso es el incremento de atenuación obtenido por el
conjunto de agujeros con respecto a la efectividad que se tendría si se hubiera
practicado un solo agujero con unas dimensiones de
L
· L. Este incremento de efectividad es igual a:
S=20log(c2 L/D3)+32(t/D)+3.8(dB)
Esta
ecuación muestra que la efectividad del apantallado es independiente de la
frecuencia en las condiciones en que es aplicable, es decir, D<l/2n.
En la ecuación, el primer término representa la pérdida a través de los
agujeros en un blindaje delgado, el segundo término es un factor de corrección
del espesor del blindaje, tratando a cada agujero como una guía de ondas
trabajando por debajo de la frecuencia de corte y el tercero es una constante de
corrección. El término (32 t/D) es despreciable en el caso de espeso- res muy
pequeños. Para una distribución rectangular, con longitudes Ll y L2 se debe
usar:
L = Ö(L1·L2)
Cuando
formando parte de un mismo blindaje se unen dos partes de metales distintos,
puede aparecer una pequeña diferencia de potencial debida a la acción galvánica
entre ellos. La presencia de humedad o vapor de agua en conjunción con los dos
meta- les provoca la corrosión debida a la transferencia iónica del metal anódico
hacia el catódico. Esta corrosión afecta al buen contacto eléctrico entre las
juntas y, por tanto, también afecta en una menor eficiencia de blindaje. La
velocidad de corrosión depende de la humedad ambiental y de cuán lejos esté
un metal del otro en la serie galvánica, presentada de forma resumida en la
tabla 4 . Cuanto más lejos estén dos metales en esta serie, mayor será la
corrosión.
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Una
combinación indeseable, pero común, es la unión de aluminio y cobre. La
corrosión debida a la acción electroquímica entre metales disimilares en
contacto puede minimizarse si su potencial electroquímico es menor a 0,6 V. Un
segundo tipo de corrosión tiene lugar cuando en una unión de metales circula
una corriente eléctrica, dando lugar a la corrosión electrolítica en un
ambiente húmedo y ligeramente ácido. Esta corrosión puede ocurrir aunque las
dos partes sean de un mismo metal y su velocidad depende de la acidez ambiental
y de la intensidad.