Blindaje electromagnético de estaciones transformadoras

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Técnica Industrial 289 / Octubre 2010 46 RESUMEN Aunque los centros de transformación de energía eléctrica generan campos de naturaleza eléctrica y magnética, se pue- den reducir considerablemente con un apantallamiento efi- ciente. Los nuevos compuestos derivados del Mumetal®, como Permalloy®, Vacoperm® y Vitrovac® permiten utilizar pla- cas con menor grosor que las técnicas convencionales de blin- daje electromagnético a base de gruesas planchas metálicas o pesadas estructuras de hormigón armado. Estas placas son particularmente útiles si se opta por realizar una política de prevención, ya que al instalarlas se disminuyen los valores máximos permitidos o valores frontera de las radiaciones, esta- blecidos en la legislación vigente. Para comparar las influen- cias de los distintos materiales tanto en el apantallamiento estático como en el dinámico, se elaboran unas tablas a par- tir de la teoría que desarrolló a mediados del siglo pasado el investigador Heinrich von Kaden. Esta teoría se aplica tanto a estas nuevas planchas fabricadas con materiales de muy alta permeabilidad magnética, como a planchas de materiales no magnéticos como el cobre y el aluminio. La comparación de los distintos resultados obtenidos permite realizar la mejor elección a la hora de proyectar un blindaje de este tipo. ABSTRACT Although electrical substations generate electro magnetic fields, these fields can be considerably reduced with efficient shiel- ding. Recently developed compounds derived from Mumetal®, such as Permalloy®, Vacoperm® and Vitrovac® permit the use of sheets of a lesser thickness than the conventional techni- ques of electromagnetic shielding based on thick metal plates or heavy reinforced concrete structures. These sheets are par- ticularly useful if opting for a policy of prevention, as their installation diminishes the maximum permitted values or boun- dary values of radiations established by current legislation. To compare the influences of the different materials both in sta- tic shielding and dynamic shielding, tables are drawn up based on the theory developed in the middle of the last century by the researcher Heinrich von Kaden. This theory is applied both to these new plates manufactured with materials of very high mag- netic permeability as well as to plates of non-magnetic mate- rials such as copper and aluminium. The comparison of the dif- ferent results obtained permits the best choice to be made when planning a protection of this type. ORIGINAL Electromagnetic field protection for Electrical Substations Palabras clave Transformadores, campos magnéticos, campos eléctricos, Mumetal®. Keywords Electrical substation, magnetic fields, electrical fields, MuMetal®. Blindaje electromagnético de estaciones transformadoras Juan Manuel Oliveras Sevilla

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Técnica Industrial 289 / Octubre 201046

RESUMENAunque los centros de transformación de energía eléctricageneran campos de naturaleza eléctrica y magnética, se pue-den reducir considerablemente con un apantallamiento efi-ciente. Los nuevos compuestos derivados del Mumetal®, comoPermalloy®, Vacoperm® y Vitrovac® permiten utilizar pla-cas con menor grosor que las técnicas convencionales de blin-daje electromagnético a base de gruesas planchas metálicaso pesadas estructuras de hormigón armado. Estas placas sonparticularmente útiles si se opta por realizar una política deprevención, ya que al instalarlas se disminuyen los valoresmáximos permitidos o valores frontera de las radiaciones, esta-blecidos en la legislación vigente. Para comparar las influen-cias de los distintos materiales tanto en el apantallamientoestático como en el dinámico, se elaboran unas tablas a par-tir de la teoría que desarrolló a mediados del siglo pasado elinvestigador Heinrich von Kaden. Esta teoría se aplica tanto aestas nuevas planchas fabricadas con materiales de muy altapermeabilidad magnética, como a planchas de materialesno magnéticos como el cobre y el aluminio. La comparaciónde los distintos resultados obtenidos permite realizar la mejorelección a la hora de proyectar un blindaje de este tipo.

ABSTRACTAlthough electrical substations generate electro magnetic fields,these fields can be considerably reduced with efficient shiel-ding. Recently developed compounds derived from Mumetal®,such as Permalloy®, Vacoperm® and Vitrovac® permit the useof sheets of a lesser thickness than the conventional techni-ques of electromagnetic shielding based on thick metal platesor heavy reinforced concrete structures. These sheets are par-ticularly useful if opting for a policy of prevention, as theirinstallation diminishes the maximum permitted values or boun-dary values of radiations established by current legislation. Tocompare the influences of the different materials both in sta-tic shielding and dynamic shielding, tables are drawn up basedon the theory developed in the middle of the last century by theresearcher Heinrich von Kaden. This theory is applied both tothese new plates manufactured with materials of very high mag-netic permeability as well as to plates of non-magnetic mate-rials such as copper and aluminium. The comparison of the dif-ferent results obtained permits the best choice to be madewhen planning a protection of this type.

ORIGINAL

Electromagnetic field protection for Electrical Substations

Palabras claveTransformadores, campos magnéticos, campos eléctricos, Mumetal®.

KeywordsElectrical substation, magnetic fields, electrical fields, MuMetal®.

Blindaje electromagnético de estacionestransformadorasJuan Manuel Oliveras Sevilla

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Foto: Pictelia

El objetivo de realizar un apantallamientofrente a los campos eléctrico, magnéticoy electromagnético en un determinadolugar es conseguir que sus valores seanamortiguados o reducidos a un valor pordebajo del límite aceptado como valorfrontera de dichos campos para que nosean perjudiciales a la salud ni nocivospara la actuación de otros equipos que seencuentren en su entorno. En la prácticanos encontramos instalaciones com-puestas de transformadores, barras, y/ocables subterráneos trifásicos que trans-portan altas corrientes, pero que seencuentran a distancias relativamentecercanas a los espacios públicos.

Valores fronteraLos sistemas que generan, transmiten,distribuyen y transforman la energía eléc-trica llevan asociado un campo magné-tico y eléctrico de frecuencia industrial,que en España es de 50 Hz. En particu-lar, a estas bajas frecuencias son los cam-pos magnéticos generados los más per-judiciales y nocivos para la salud. Losvalores más altos de campo magnéticoproducido se encuentran en las cercaníasde las estaciones transformadoras, líneasaéreas, subterráneas y en los cables dedistribución. El valor de dicho campomagnético debe permanecer por debajo

de los límites establecidos en las regla-mentaciones vigentes. En España, comose indica en el BOE, tras la puesta enmarcha de la subestación, se deberá rea-lizar un control de la radiación emitidaen el ámbito cercano a la misma, con elfin de comprobar su correcto funciona-miento y revisar que se encuentra den-tro de los niveles de seguridad recomen-dados. Las mediciones deberán tomarsede acuerdo con el procedimiento y lavaloración marcada por la normativavigente. Se deberá mantener, por tanto,una vigilancia y control periódico delas radiaciones emitidas por la subesta-ción, y proponer que se efectúen lectu-ras de los niveles de radiación anual-mente. Los resultados deberán serremitidos a la Dirección General deMedio Ambiente, para comprobar y veri-ficar el correcto funcionamiento de lasinstalaciones. En cualquier caso, a faltade una normativa estatal que establezcaniveles de referencia admisibles, en evi-tación de riesgos interesa no sobrepasarlos siguientes valores límite de exposi-ción recomendados por la InternacionalRadiation Protection Association (IRPA)y la International Comisión on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP),organismos ambos vinculados a la Orga-nización Mundial de la Salud.

En la tabla 1 se presentan los límitesIRPA, en 2008, para la exposición a cam-pos eléctrico y magnético:

Por tanto, el valor máximo de induc-ción magnética permitido en lugares deacceso público es de 100 μT.

En las subestaciones y centros detransformación nos encontramos contransformadores, conductores que trans-portan la corriente (barras), además dediversa aparamenta eléctrica (figura 1).

Si queremos ir más lejos de los sim-ples valores frontera establecidos y haceruso de medidas preventivas, podemosindicar que en algunos países latinoame-ricanos el valor frontera está establecidoen 25 μT. Y más cercano a nosotros, enla comunidad europea, algunas nacionesestán estudiando el tema con objeto dedisminuir los valores frontera. Un ejem-plo sería el de la cercana Suiza, donde enlas estaciones de transformación cerca-nas a viviendas y escuelas no se permitenvalores superiores a 1 T de campo mag-nético como valor frontera.

En alta tensión se trabaja a 380 kV yen baja tensión a 400 V. Con estos valo-res trabajando a 50 Hz los campos eléc-tricos son más fáciles de apantallar singrandes costes. Por el contrario, el campomagnético a esta baja frecuencia es másdifícil de controlar y para realizar un

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apantallamiento eficaz hay que realizarmayores inversiones. En las tablas 2 y 3tenemos representados, respectivamente,los valores que podemos medir tantode campo magnético como de campoeléctrico a una determinada distancia.

Los valores obtenidos están pordebajo de los valores frontera de 100 μTpara el campo magnético y 5 kV/m parael eléctrico, sobre todo si nos alejamosun mínimo de 10 metros de las líneasconductoras. Sin embargo, en una subes-tación tendremos no sólo los camposmagnéticos producidos por los conduc-tores, sino también los producidos porlos transformadores, de modo que estasuperposición de efectos puede dar lugara campos mayores que el estipulado comovalor frontera.

Es decir, en una subestación transfor-madora a dos metros de distancia pode-mos tener un campo magnético produ-cido por el conjunto de conductores enfunción de la corriente del orden de 50μT, al que habrá que sumar el producidopor los transformadores presentes que sison de 1.000 kVA, fácilmente pueden darvalores superiores a los 60 μT, y su sumaes superior al valor frontera de 100 μT.

Por física sabemos que el campo mag-nético producido por un conductor vienedado por la expresión:

B = μ0 I / 2π R

Donde I representa la corriente quepasa por el conductor y R la distancia almismo de un punto en su entorno, dondecalculamos el campo magnético existentede inducción B. En las subestaciones ycentros de transformación nos encon-tramos con sistemas trifásicos de distri-bución de corriente, complicándose másel problema de calcular el campo produ-cido en su exterior. No obstante pode-mos utilizar la siguiente expresión:

B = K μ0 I a / 2π R2

En la que K representa una constantey ”a” la distancia de separación entre losconductores de la línea trifásica.

En general, el campo magnético gene-rado por líneas trifásicas y su dependen-cia con el número de conductores, fasesy disposición geométrica es complicadode determinar, así lo intuyó Buchholzcuando en 1937 intentó dar una soluciónanalítica al problema.

Al realizar la tabla 4, vemos que paradistintas potencias y disposición de con-ductores en triángulo nos da el campo aun metro de distancia.

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Figura 1. Estación transformadora.

Tabla 1. Valores frontera según IRPA.

Público en general Continua 100 5

Periodos cortos 1.000 10

Laboral Continua 500 10

Períodos cortos 5.000 3

Tipo de exposición Duración Campo magnético Campo eléctricoµT kV/m

Tabla 2. Valores de campo magnético.

0,1 De 0,5 a 3 De 1,5 a 20

1 De 0,1 a 3 De 1,5 a 20

10 Hasta 0,2 De 0,6 a 10

30 Hasta 0,05 De 0,1 a 1,5

100 Hasta 0,015 De 0 a 0,3

DISTANCIA LÍNEA DE BAJA TENSIÓN LÍNEA DE ALTA TENSIÓN(m) (µT) (µT)

Tabla 3. Valores de campo eléctrico.

0,1 De 0,1 a 0,4 De 2 a 5

1 De 0,04 a 0,3 De 2 a 5

10 De 0,001 a 0,02 De 0,4 a 3

30 De 0,001 a 0,005 De 0,04 a 0,4

100 0,001 De 0,004 a 0,04

DISTANCIA LÍNEA DE BAJA TENSIÓN LÍNEA De ALTA TENSIÓN(m) (kV/m) (kV/m)

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Estos valores están por debajo delvalor frontera, pero si por prevenciónqueremos disminuir esos valores, nece-sitaremos apantallar la zona. A este efectose pueden utilizar pantallas o blindajesbasados en placas de materiales conduc-tores ferromagnéticos y amagnéticosde diferentes características mecánicas yeléctricas.

Conceptos sobre apantallamientoCuando se realiza el apantallamientofrente a campos de naturaleza eléctrica,magnética electromagnética, en adelantelos designaremos como CEMEM, hayvarias magnitudes del material de apan-tallamiento que determinan su efectivi-dad. Estas magnitudes son el grosor de lachapa empleada, su conductividad y suspermeabilidades eléctrica y magnética.

A la frecuencia de trabajo de 50 Hzlos CEMEM se descomponen sólo en

dos, uno eléctrico de fácil atenuación yotro magnético particularmente proble-mático y de atenuación más laboriosa.

En las proximidades de líneas de altatensión, como muestra la figura 2, segenera un campo eléctrico que actúacomo el producido entre las placas de uncondensador en el que una de sus pla-cas o electrodo es la propia línea y el otroelectrodo es el cuerpo de la personaque está en su proximidad y, lógicamente,esto ocurre aunque sobre la línea no cir-cule corriente alguna, pues como sabe-mos el campo eléctrico sólo depende delpotencial (U) de la línea y de su distan-cia (d) a la misma viniendo relacionadaspor la expresión:

E = U / d

Para apantallar este tipo de camposólo tendremos que interponer entre la

persona y la línea cualquier tipo de chapametálica, de suerte que ahora el otro elec-trodo para cerrar las líneas de campoeléctrico será la chapa metálica, quedandola persona apantallada de este campo. Uncaso particular de este tipo de apantalla-miento es conocido como jaula de Fara-day. Un apantallamiento de este tipo esefectivo para el campo eléctrico, pero nolo es contra el campo magnético.

Denominemos Ci al campo internopresente en un local, y Cex al campoexterno al local que queremos apantallar.El amortiguamiento que se produce vienedado por la expresión:

Amortiguación = 20 log10 ( Ci/Cex) = dB

Como ya lo dejase patente Kaden ensu teoría formulada en 1959, cuando enlos CEMEM predomina la transmisiónen forma de onda electromagnética, sonvarios los fenómenos que se producencomo reflexión, refracción y transmisión.De forma que si llamamos:

AdB - Atenuación por absorción expre-sada en decibelios.RdB - Atenuación por reflexión expresadaen decibelios.TdB - Atenuación por transmisión expre-sada en decibelios.

La expresión anterior, expresada endecibelios, la podemos poner como:

Amortiguación = AdB + RdB + TdB

Las pérdidas por absorción dependendel grosor de la chapa utilizada para rea-lizar el apantallamiento, así como de lafrecuencia de trabajo además de su con-ductividad eléctrica y permeabilidad mag-nética. Por lo que:

AdB = f (grosor, frecuencia, μ, σ )

Las pérdidas por reflexión, a diferen-cia de la anterior, no dependen del gro-sor de la chapa utilizada, sino de la dis-tancia a dicha chapa. Por lo que

RdB = f (distancia, frecuencia, μ, σ )

Por último, las pérdidas por transmi-sión dependen del grosor de la chapa uti-lizada para el apantallamiento y de laprofundidad de penetración de la mismapor el efecto pelicular o efecto Skin. Deforma que

TdB = f (grosor, profundidad de pene-tración)

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Figura 2. Campo eléctrico en las proximidades de líneas aéreas.

Tabla 4. Campo producido por distintas corrientes.

250 361 1

400 577 2

630 909 3

800 1.155 4

1.000 1.443 5

1.200 1.732 6

1.250 1.804 6

1.600 2.309 8

POTENCIA CORRIENTE CAMPO MAGNÉTICO(kVA) (A) (a un metro en µT)

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En la tabla 5 tenemos una relación dedistintos materiales con sus atenuacionespara distintos grosores y a la frecuenciaindicada. Unas tablas interactivas simi-lares se encuentran en la web: www.tele-fonica.net/web2/blinmag.

La atenuación por absorción crece conel aumento del grosor de la chapa emple-ada y, en general, para un grosor de chapadado es mayor en aquellos materiales conuna elevada permeabilidad magnética.Los materiales amagnéticos como elcobre y el aluminio son los que presen-tan valores menores de atenuación porabsorción. Una cosa similar, aunque enmenor grado, ocurre con la atenuaciónpor reflexión.

En cuanto a la atenuación por trans-misión, aparecen algunos resultados convalor negativo. Esto se debe al efecto deaumento de campo radiado por el propioapantallamiento hacia el exterior, comoconsecuencia de efectos de reflexiónsecundaria en la frontera interior de laplancha utilizada para el apantallamiento.

Los materiales como el Mumetal®tienen un excelente comportamiento anteel apantallamiento en las bajas frecuen-cias, gracias a sus propiedades, que com-binan una permeabilidad magnética muyalta, con una histéresis muy pequeña. Sinembargo, este material tiene el inconve-niente de ser muy delicado ante los pro-cesos de mecanizado que hacen que dis-

minuya drásticamente su permeabilidad.Para tratar de evitar este problema, se leaplican tratamientos de recocido con car-bono y azufre, lo que repercute en un ele-vado coste de la plancha de Mumetal®.Para solucionar estos costes elevados seutilizan planchas formadas por mate-riales que presentan una elevada perme-abilidad relativa del orden de 4.000, juntocon otros materiales de elevada conduc-tividad. Estas planchas no poseen el altopoder de apantallamiento del Mumetal®,pero aúnan, gracias a su composicióndual, un buen comportamiento tanto paraapantallamientos de baja como de altafrecuencia a un precio más asequible.

Teoría de KadenUna visión útil al problema del apanta-llamiento fue dada por Kaden en 1959 altratar de simplificar el problema traba-jando con el factor de apantallamiento S,definido como la relación existente entrelos campos interior y el exterior al recintoapantallado (Ci/Cex). Siendo el amor-tiguamiento o atenuación del apanta-llamiento as la relación:

as = 20 log S = 20 log (Ci/Cex)

Kaden utilizó dos coeficientes deapantallamiento uno estático para fre-cuencia nula o muy baja y otro dinámicopara altas frecuencias.

El factor de apantallamiento estáticolo representamos por Sest, y al dinámicopor Sdin . El estático depende de la per-meabilidad magnética relativa, del gro-sor de la chapa empleada y de la geome-tría del local apantallado. Este factor seaplica cuando la permeabilidad de la pan-talla es mucho mayor que la unidad ysu grosor, que tiene que ser menor o iguala la penetración, y no supere los dos milí-metros. Para este caso pondremos:

Sest = f ( μ, grosor, dimensiones del local)

Por otra parte, el factor de apanta-llamiento dinámico se aplica cuando elblindaje se realice con materiales amag-néticos y su grosor sea menor que lapenetración y no supere los 21 mm. Eneste caso:

Sdin = f (grosor, dimensiones del local,penetración)

Este apantallamiento dinámico se pro-duce por la inducción en las superficiesmetálicas de corrientes parásitas que secierran en anillo por la totalidad de lassuperficies metálicas de apantallamiento.Aumenta su factor de apantallamiento aldisminuir la profundidad de penetración,que es tanto como utilizar planchas conelevada conductividad y permeabilidadmagnética.

Cuando aumenta el tamaño del apan-tallamiento, el factor S dinámico aumentapero el S estático disminuye. Es decir,para apantallamientos magnetostáticosson mejores los apantallamientos peque-ños, y peores los producidos por corrien-tes parásitas. Resulta imposible realizarun pronóstico exacto del factor de apan-tallamiento S. En muchos casos se habladel factor de apantallamiento total comouna función combinada de los factoresestático y dinámico.

En su teoría, Kaden utiliza apantalla-mientos realizados con materiales amag-néticos como cobre, aluminio, materialescon cierto magnetismo como el hierro yel acero y también planchas de materialesde alta permeabilidad magnética comoMumetal®, Vitrovac®, μShield®, etc.

Existen en el mercado unos materialesque designaremos como “compuesto” for-mados por una mezcla de materiales demuy alta permeabilidad tipo Mumetal®y otros de gran conductividad como el alu-minio. Este tipo de materiales son idealespara el apantallamiento dinámico, puessegún lo dicho anteriormente aúnan en símismos una elevada permeabilidad mag-nética junto con una gran conductividad.

Tabla 5. Atenuaciones para chapas de distintos materiales.

Hierro 50 1 1 6,7 89,9 -2,1

Hierro 50 3 1 20,2 89,9 -0,1

Aluminio 50 1 1 0,7 59,8 -16,3

Aluminio 50 3 1 2,2 59,8 -8,1

Cobre 50 1 1 0,9 57,1 -14,7

Cobre 50 3 1 2,6 57,1 -6,8

Mumetal® 50 1 1 37,2 119,5 0,0

Mumetal® 50 3 1 111,5 119,5 0,0

Vacoperm® 50 1 1 50,9 122,8 0,0

Vacoperm® 50 3 1 152,7 122,8 0,0

Vitrovac® 50 1 1 23,7 123,4 0,0

Vitrovac® 50 3 1 71,1 123,4 0,0

Permalloy® 50 1 1 47,1 123,0 0,0

Permalloy® 50 3 1 141,2 123,0 0,0

Compuesto 50 3 1 138,5 95,5 0,0

Material FrecuenciaGrosor de chapaDistancia r A R T(Hz) (mm) (m) (dB) (dB) (dB)

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En las inmediaciones de una estacióntransformadora fácilmente podemosencontrar valores de campo magnéticoentre 10 y 40 T, valores estos que estánpor debajo del valor frontera de 100 μTestablecido en España. Sin embargo, sipor motivos de prevención adoptamosvalores frontera inferiores y para ciertosentornos como viviendas y escuelas adop-tamos el valor de 1 T utilizado en la cer-cana Suiza, entonces sí tendríamos queutilizar planchas de materiales con unaalta permeabilidad magnética comomínimo de entre 8.000 y 20.000 para con-seguir un grado de apantallamiento acep-table con valores de campo inferiores a 1μT. Esto implicaría, lógicamente, unaumento del coste de apantallamiento. Porponer un ejemplo una reducción delcampo producido en una estación con untransformador de 1.000 kVA lleva un costemínimo de unos 12.000 €, y para esta-ciones que dispongan de dos transforma-dores de 630 kVA un mínimo de 40.000 €,dado el elevado coste de las planchas demateriales de alta permeabilidad.

Ejemplo de apantallamientoSupongamos que queremos apantallaruna estación transformadora de dimen-siones A x B x C expresadas en metros: 3x 4 x 4 para reducir las emisiones causa-das por su transformador de 630 kVA ydiverso aparallaje eléctrico. Un trans-formador de tales características puedegenerar fácilmente en alguna de las direc-ciones un campo magnético del orden de70 T a un metro de distancia.

Además, si consideramos un funciona-miento al 60% con 400 voltios de tensión,sus barras trabajarán aproximadamentecon 546 amperios, por lo que según latabla 4, a un metro de distancia para untransformador de 630 kVA tendremos delorden de los 3 T producidos por las barrasmás los 70 μT del propio transformador,lo que significa que habrá como campomáximo el alguna de las direcciones:

BMAX a un metro = 70 μT + 3 μT= 73 μT

Este valor no supera la normativa, porlo que desde el punto de vista de loactualmente legislado no hay problema.Empero, si queremos utilizar medidaspreventivas y establecemos particular-mente un valor frontera de 10 T, ten-dremos que alejarnos a mayores distan-cias o utilizar algún tipo de blindaje.Utilizaremos para este fin cinco planchasdispuestas a modo de paralepípedo comomuestra la figura 3.

Para distinto tipo de material emple-ado podemos indicar la siguiente tabla 6con distintos resultados aproximados porla teoría de Kaden. En la web: www.tele-fonica.net/web2/blinmag podemos encon-trar una tabla interactiva de este tipo.

Los valores obtenidos por aplicaciónde la teoría de Kaden tienen como premisapara que se pueda aplicar con éxito queel grosor de la plancha metálica empleadatiene que ser menor que la profundidad depenetración por efecto pelicular. A la vistade los resultados, vemos que para obtenerconclusiones similares utilizando planchasde materiales amagnéticos como el alu-minio o el cobre (que al utilizar materia-les con elevada permeabilidad) es nece-sario tirar de mayores grosores de chapa,lo que encarece la instalación. Utili-zando materiales compuestos derivadosdel Mumetal® los grosores se reducen

drásticamente, lo cual lleva asociada unamayor facilidad en el transporte y la ins-talación. Esto es en teoría, pues en la prác-tica cuando el local que hay que pantallares de grandes dimensiones con un radioestimado superior al metro, como es el casodel ejemplo, los valores anteriores sólo sonfactibles si el blindaje se realiza con mate-riales de muy alta permeabilidad de tipoMumetal® o compuesto derivados de este,sobre todo si se trabaja en bajas frecuen-cias. Un recinto apantallado de esta formase presenta en la figura 4.

Como el Mumetal® a pesar de tenerun comportamiento excelente es dema-siado caro por el delicado proceso defabricación que necesita, y al no podersoportar procesos de mecanizado por dis-minuir mucho sus características, pode-mos utilizar materiales compuestos detrazas de Mumetall® y otro metal buen

Tabla 6. Resultados con distintos materiales y grosores.

Aluminio 50 1 6 32 84 97 16 30

Aluminio 50 5 32 161 97 99 30 44

Cobre 50 1 9 44 89 98 19 33

Cobre 50 5 44 218 98 100 33 47

Hierro 50 1 1 8 9 87 1 18

Hierro 50 5 1 38 33 97 3 32

Compuesto 50 1 2 28 51 96 6 29

Compuesto 50 5 6 139 84 99 16 43

Mumetal® 50 1 9 1,3 89 25 19 3

Mumetal® 50 5 43 6 98 84 33 16

Blindaje Blindaje Blindaje BlindajeMaterial Frecuencia Grosor S S (%) (%) (dB) (dB)

(Hz) (mm) Estático Dinámico Estático Dinámico Estático Dinámico

Figura 3. Paralepípedo de apantallamiento.

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conductor como el aluminio, dando lugara un material que hemos designado como“compuesto” también de excelente resul-tado; según la tabla 6 para un grosor de1 mm obtendríamos un factor de apan-tallamiento dinámico de 28. Es decir:

B exterior = B interior / S = 73 μT / 28≈ 3 μT

Siendo el amortiguamiento dinámicoobtenido = 20 log 28 = 29 dB

Si utilizamos un grosor mayor, comoel indicado en la tabla, de 5 mm obte-nemos:

B exterior = B interior / S = 73 μT / 139≈ 0,5 μT

Siendo el amortiguamiento dinámicoobtenido en este caso = 20 log 139 = 43 dB

ConclusionesComo se ha visto en el ejemplo, el factorde apantallamiento se hace mayor al uti-lizar espesores mayores de chapa y, comoconsecuencia, es mayor la amortiguacióno atenuación del campo magnético. Sinembargo, con espesores mayores a la pro-fundidad de penetración del campo, pro-ducida por efecto pelicular, no se pro-ducirán mejoras notables en la reduccióndel campo magnético.

Además, cuando se emplean placasmetálicas amagnéticas, en las que la per-meabilidad magnética relativa es próximaa la unidad, se obtienen mejores apanta-llamientos cuanto menor sea la resistivi-dad eléctrica de la placa. Así lo muestrala tabla 6, pues los resultados obtenidospara la chapa de cobre son superiores alos obtenidos con chapa de aluminio. Enestos materiales amagnéticos si la pene-tración es más grande que el grosor de lachapa utilizada, desaparece el efecto delapantallamiento magnetostático y sóloprevalece el producido por corrientesparásitas. Además, si se utilizan para rea-lizar el blindaje materiales amagnéticoscomo cobre, aluminio, etc. o ferromag-néticos con permeabilidad relativa menorde 1.000, como planchas de hierro o deacero normal o galvanizado, se puedemejorar el apantallamiento utilizandoplacas que según las características delmaterial empleado tengan mayor con-ductividad eléctrica.

Por otra parte, si para realizar el blin-daje se emplean chapas ferromagnéticasde elevada permeabilidad relativa, tipoMumetal® o planchas de material com-puesto, la resistividad eléctrica de lamisma no produce efectos significativosen la atenuación del campo magnetos-tático. La elevada permeabilidad magné-tica es el factor determinante. Y única-

mente son factibles en la práctica este tipode blindajes cuando el radio estimado dellocal que hay que blindar supera el metro,es decir, cuando son grandes las dimen-siones del local son más eficaces los apan-tallamientos realizados con planchas demateriales tipo compuesto derivadosdel Mumetal® y, por tanto, de elevadapermeabilidad magnética.

En todos los casos hay que tener encuenta que el blindaje dinámico sólo seráposible si las planchas que lo forman tie-nen sus cantos y esquinas unidas entreellas, con el objeto de que puedan circu-lar en anillo las corrientes parásitas quese forman y que son las determinantesdel fenómeno de apantallamiento diná-mico.

BibliografíaOptimierungsma nahmen der magnetischen Flu dichte

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Verträglichkeit ) GmbH

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Figura 4. Transformador en local con blindaje electromagnético.

Juan Manuel Oliveras Sevilla [email protected] técnico en electricidad con intensificación enelectrónica por la Escuela Politécnica de Cartagena.Técnico superior en prevención de riesgos laboralespor ENAE. Actualmente desarrolla su carrera profe-sional en la empresa Navantia.