Como bien ya sabemos el resto de las interferencias
electromagnéticas (EMI) se deben al acoplamiento de campos eléctricos
(acoplamiento capacitivo, campos magnéticos (acoplamiento inductivo) y campos
electromagnéticos (acoplamiento por radiación electromagnética). Un método
de protección frente a estos acoplamientos consiste en utilizar blindajes o
pantallas metálicas para así evitarlos.
Un blindaje es una superficie metálica dispuesta entre dos regiones
del espacio que se utiliza para atenuar la propagación de los campos eléctricos,
magnéticos y electromagnéticos. Entonces un blindaje sirve tanto para no dejar
de los campos de la zona encerrada por él (figura 1a), como para evitar que en
una zona protegida por el mismo entre campo alguno. El ámbito de atenuación de
los blindajes abarca un extenso espectro de frecuencias, ya que en el mercado
existen materiales para apantallar desde 1Hz a casi 1000 GHz (figura 1b). La
forma en que se presentan los blindajes son: cajas, armarios, juntas eléctricas,
compartimentos internos, pinturas conductoras, laminas metálicas (figura 1c),
cables apantallados, diferentes tipos de depósitos conductores sobre plásticos,
etc.
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Es usual tener blindajes agujereados en los equipos electrónicos para obtener ventilación y 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 perdida a través de ranuras y juntas.
Se presentan otras técnicas de apantallado que difieren de los
materiales presentados en forma de planchas, cajas, armarios o “racks” metálicos.
Por último, se presenta un estudio sobre la efectividad de
blindaje de los cables apantallados para poder seleccionarlos según la
aplicación.
Veamos seguidamente una sencilla introducción a los campos electromagnéticos
enfocada a su aplicación a los blindajes.
Las características de un campo están determinadas por su generador,
su frecuencia, el medio de propagación y por la distancia entre el generador y
el punto donde esta situado el receptor de la interferencia. En un punto cercano
a la fuente del campo, las propiedades del mismo están determinadas
principalmente por las características de la fuente. Lejos de esta, las
propiedades están determinadas principalmente por el medio de propagación. Por
ello, se puede dividir el espacio en dos regiones en función de la distancia
entre la fuente del campo y el punto de observación (figura 2)Cerca de la
fuente esta el llamado campo cercano. A una distancia mayor de la longitud de
onda (l) dividida por 2p
(l/2p) se situa el llamado campo lejano o radiación electromagnética,
siendo:
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Figura 2. En un punto cercano a la fuente del campo,
las propiedades de un campo están determinadas principalmente por las características
de la fuente. Lejos de esta, las propiedades están determinadas principalmente
por el medio de propagación. Así, el espacio se puede dividir en dos regiones
en función de la distancia entre la fuente del campo y el punto de observación.
Cerca de la fuente esta el llamado campo cercano. A una distancia mayor de l/2n se situa el llamado
campo lejano o radicación electromagnética.
Esta zona pertenece a las llamadas ondas planas (campo electromagnético).
La región alrededor de l/2p es la región de transición.
El cociente entre la
intensidad de campo eléctrico E y la intensidad de campo magnético H, (E/H),
tiene unidades de impedancia y se llama impedancia de onda. En el campo lejano,
E/H es igual a la impedancia característica del medio (E/H = Z0 = 377 OHM en el
aire o en el vacío). En el campo cercano esta impedancia esta determinada por
las características de la fuente y la distancia de la fuente al punto desde
donde se observan los efectos
del campo. Si la fuente tiene
una fuerte intensidad eléctrica y baja tensión
(E/H menor a 377), el campo cercano será principalmente eléctrico.
En la
figura 3 se presenta el concepto grafico de las intensidades de campo en función
del tipo de fuente de campo radiado. La fuente básica de campo eléctrico es
una antena vertical, lo que corresponde a alta impedancia y baja corriente. La
transición entre los dos tipos de campo se situa en la región cercana a
l/2p
Un
campo puede considerare cercano hasta una distancia aproximada de 1/6 de la
longitud de onda del generador cometiendo solo aproximadamente un 5% de error. A
100KHz esto ocurre a unos 450 metros, 1MHz ocurre a unos 45 metros y a 10MHz a
unos 4,5metros.Esto significa que si un generador de EMI esta en la misma sala
que el circuito interferido, es fácil tener un problema de campo cercano. En el
campo cercano se deben considerar los campos eléctrico y magnético por
separado.
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En
la zona de campo cercano, si el campo eléctrico es más intenso que el magnético,
la intensidad de campo eléctrico E se atenúa, conforme nos alejamos de la
fuente, proporcionalmente a (1/d.d.d
siendo
d= distancia), mientras que la intensidad de campo magnético H se atenúa
proporcionalmente a (a/d.d) (figura 3).
Contrariamente, en esta misma zona, si la intensidad de campo magnético es mayor que la del campo eléctrico, se atenúa proporcionalmente a (1/d.d.d), mientras que la intensidad de campo eléctrico se atenúa proporcionalmente a (1/d.d). En el campo lejano, ambas intensidades de campo se atenúa proporcionalmente a (1/d).