Compatibilidad electromagnetica

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA METROPOLITANA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD INGENIERIA EN ELECTRONICA

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Tcnicas de reduccin de las interferentes conducidas e interferentes radiadosProfesor: Integrantes: Francisco Herrera Sebastin Vega Joel Vega Jorge Carrasco Compatibilidad Eletromagntica afecten unos con otros debido a la radiacin de OEM.

Ramo: RESUMEN: En este trabajo se explican tcnicas de reduccin de la contaminacin que se produce con las OEM (ondas electromagnticas), adems se citan algunas normas importantes para la instalacin y utilizacin de dispositivos electromagnticos. 1 INTRODUCCIN En los tiempos actuales y gracias al boom global de las telecomunicaciones, que tuvo su comienzo a mediados del siglo XX, los dispositivos electrnicos dominaron el uso diario de la humanidad. Esto trajo increbles avances para la gente como la comunicacin entre personas a miles de kilmetros de separacin gracias al telfono, a medida que pasan los aos la tecnologa parece no tener lmites y ya es posible conectarse con una persona al otro lado del mundo en vivo, con imagen y sonido gracias al internet y sus mltiples aplicaciones. Obviamente esto no es ajeno a problemas de estructura, instalacin y contaminacin tecnolgica, todos los dispositivos emiten ondas electromagnticas, por ende existe una contaminacin de este tipo de energa que afecta a los dispositivos de una manera u otra, ya teniendo en cuenta este asunto, las empresas, organizaciones y personas dedican su labor a mejorar y normar este punto negativo que nos deja el boom tecnolgico. Para esto hay normas y tcnicas de cmo instalar, manejar y distribuir los diferentes dispositivos electrnicos para que no se1

Fig. 1 La aurora es un efecto debido a ondas provenientes del sol que chocan con la atmosfera. 2 MARCO TEORICO GENERAL

2.1 ONDAS ELECTROMAGNETICAS

Las ondas electromagnticas son radiaciones emitidas por las vibraciones de los electrones que constituyen la materia. Se propagan en una direccin determinada, de un campo elctrico y un campo magntico perpendiculares entre s, en concordancia de fase, y se desplazan a la velocidad de la luz. La contaminacin electromagntica, es un factor de riesgo invisible, que acta sobre las personas sin que se perciba, y causa efectos sobre la salud.


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Estas OEM se originan en lneas de transporte elctrico, transformadores, aparatos elctricos (incluso electrodomsticos), emisoras de radio y televisin, equipos de radar, y otras instalaciones generadoras de potentes campos electromagnticos. Tambin tienen usos en teraputica: para la regeneracin sea, tratamiento de tumores, de lesiones circulatorias, de la piel (acn y soriasis) y otras lesiones (colitis ulcerosa, entre otras). Algo muy polmico con respecto a estas ondas son los lmites de exposicin no han sido an suficientemente aclarados, permaneciendo los estudios al respecto. Adems, tienen efecto acumulativo. De una forma natural, existen valores de radiacin electromagntica procedente de campos magnticos terrestres, que han servido para fenmenos naturales como la orientacin en la migracin de las aves, auroras, etc. Las ondas electromagnticas tiene la forma de propagacin de la radiacin electromagntica a travs del espacio, y sus aspectos tericos estn relacionados con la solucin en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell. A diferencia de las ondas mecnicas, las ondas electromagnticas no necesitan de un medio material para propagarse. Las ondas luminosas son ondas electromagnticas cuya frecuencia est dentro del rango de la luz visible.

la relacin imprevista entre los fenmenos elctricos y la velocidad de la luz. En la naturaleza, las fuerzas elctricas se originan de dos formas. Primero est la atraccin o la repulsin elctricas entre las cargas elctricas (+) y (-). Es posible definir una unidad de carga elctrica como la carga que repele a otra carga similar a la distancia de, podemos decir, 1 metro con la fuerza de la unidad de fuerza utilizada (las frmulas usuales lo definen con ms precisin). Pero en segundo lugar estn la atraccin y la repulsin entre corrientes elctricas paralelas. Por lo que podremos definir la unidad de corriente como la corriente que circulando por un hilo recto, atrae a una corriente similar que circule por un hilo paralelo separado 1 metro, con la fuerza de la unidad utilizada, en cada metro de la longitud de los hilos. Sin embargo las corrientes y las cargas elctricas estn relacionadas, por lo que as podremos basar la unidad de corriente en la unidad de carga, o sea, definirla como la corriente en la que en cada segundo pasa una unidad de carga por cualquier seccin transversal del hilo. Esta segunda definicin es muy diferente, y si se usan el metro y el segundo en todas las definiciones, la relacin de las dos unidades de corriente ser la velocidad de la luz, 299.792.458 metros por segundo. En los tiempos de Faraday ya se conoca cual era la velocidad de la luz, aunque sin la precisin actual. Fue deducida por vez primera por Ole (Olaus) Roemer, un astrnomo dans que trabajaba en Pars. Roemer intentaba predecir los eclipses de Io, la luna de Jpiter (mencionada posteriormente en una seccin totalmente diferente) y encontr una diferencia entre los tiempos reales y los previstos, que crecan y disminuan de nuevo cuando la Tierra circunvalaba el Sol. Adivin la razn

2.2 ALGO DE HISTORIA Y POLEMICA

Quiz el mayor logro terico de la fsica en el siglo XIX fue el descubrimiento de las ondas electromagnticas. El primer indicio fue

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correctamente: cuando la Tierra se mova en su rbita, su distancia a Jpiter tambin aumentaba y disminua, y as la luz necesitaba un tiempo extra para cubrir esa distancia extra.

electricidad y del magnetismo permitan que existiese una onda que se propagase a la velocidad de la luz. Maxwell propuso que eso era luz. Por ejemplo, si un haz de luz incide en la cara de un prisma de cristal, solo entra en l una parte, otra parte es reflejada. La teora de Maxwell predijo correctamente las propiedades del haz reflejado. Despus Heinrich Hertz, en Alemania, mostr que una corriente elctrica saltando adelante y atrs en un hilo (actualmente se le podra llamar "antena") poda ser la fuente de esas ondas. (La corriente, de acuerdo con la ley de Ampere, tambin produce un campo magntico, pero este campo disminuye rpidamente con la distancia). Las chispas elctricas producen ese tipo de corrientes cuando saltan entre dos puntos y Hertz, en 1886, us estas chispas para enviar una seal de radio a travs de su laboratorio. Posteriormente el italiano Marconi, con detectores ms sensibles, ampli el alcance de la recepcin de la radio y en 1903 detect en Cape Cod, Massachussets, seales procedentes de Europa. Se supone que la luz que produce el hilo caliente de una lmpara se emite debido a que el calor causa que los electrones se muevan rpidamente adelante y atrs, convirtiendo a cada uno en una antena. Sin embargo, cuando los fsicos intentaron seguir esa idea, encontraron que las leyes conocidas de la naturaleza deban modificarse a la escala de los tamaos atmicos. As fue como se origin la teora cuntica. Poco a poco se descubrieron otras ondas electromagnticas. La naturaleza de onda de la luz origina que los diferentes colores se reflejen de forma diferente por una superficie, generando finas rayas paralelas (a esto se debe el que un disco compacto lser brille en todos

Fig. 2 El Fsico y Genio Michael Faraday Faraday tambin mostr que un campo magntico que cambia en el tiempo, como el producido por la corriente alterna (CA), podra conducir corrientes elctricas, si los hilos de cobre estuvieran colocados de la forma adecuada. Esto era la "induccin magntica", el fenmeno en el que se basan los transformadores elctricos. Por lo tanto, los campos magnticos podan producir corrientes elctricas y ya sabemos que las corrientes elctricas producen campos magnticos. Esto era un obstculo. Esta onda no existira en el espacio vaco, debido a que el espacio vaco no tiene hilos de cobre y no podra conducir la corriente necesaria para completar el ciclo anterior. Un brillante joven escocs, James Clerk Maxwell, solucion el problema en 1861 proponiendo que las ecuaciones de la electricidad necesitaban un trmino adicional, que representase a una corriente elctrica que pudiera viajar a travs del espacio vaco, pero solo mediante oscilaciones muy rpidas. Aadiendo ese trmino (la "corriente de desplazamiento"), las ecuaciones de la3


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los colores del arco iris. Las filas ordenadas de los tomos en un cristal tambin forman lneas paralelas pero mucho menos espaciadas y resultan tener el mismo efecto sobre los rayos X, mostrando que los rayos X, al igual que la luz, tambin son ondas electromagnticas, pero con una longitud de onda mucho ms corta. Se encontr posteriormente que los haces de electrones en un campo magntico, dentro de un tubo de vaco, podan hacerse inestables y emitir ondas ms largas que la luz: el tubo magnetrn donde ocurra esto fue un dispositivo de radar de alto secreto durante la II Guerra Mundial e hizo posible posteriormente la fabricacin del horno microondas.

propagar en el vaco. En el siglo XIX se pensaba que exista una sustancia indetectable, llamada ter, que ocupaba el vaco y serva de medio de propagacin de las ondas electromagnticas. El estudio terico de la radiacin electromagntica se denomina electrodinmica y es un subcampo del electromagnetismo. Un aspecto polmico refiere a los efectos nocivos que produciran las emisiones de radiacin electromagntica. Cierta informacin respectos aumentos en la probabilidad de cncer en personas que viven en zonas cercanas a torres de alta tensin, como as tambin la reciente preocupacin sobre el uso de la telefona celular, y de la antenas de celulares y o WiMAX han contribuido a despertar una preocupacin general en la sociedad. El desarrollo tecnolgico ha causado una exposicin cada vez mayor de los seres humanos a radiaciones electromagnticas de diverso tipo. Los efectos de la denominada radiacin ionizante sobre los seres vivos son bastante bien conocidos y los mtodos para prevenir estos efectos han sido reglamentados en la mayora de los pases. No obstante, los efectos sobre la salud de radiacin electromagntica de menor energa, considerada como "no ionizante", han sido menos estudiados y en consecuencia, existe reglamentacin insuficiente respecto de las medidas destinadas a disminuir o evitar los posibles efectos adversos sobre la salud.2.3 INTERFERENCIA EMI

Fig. 3 Prisma Las ondas electromagnticas lideran la radio y la televisin y la enorme industria electrnica. Pero tambin se generan en el espacio por rayos de electrones inestables en la magnetosfera, as como en el Sol y en el universo remoto, informndonos sobre las partculas magnticas del distante espacio o tambin tomndonos el pelo con misterios irresolutos. Debido a que la OEM emite una radiacin, esta ltima es una combinacin de campos elctricos y magnticos oscilantes, que se propagan a travs del espacio transportando energa de un lugar a otro. A diferencia de otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiacin electromagntica se puede

La interferencia EMI por sus siglas en ingles Electro Magnetic Interference tiene como dao producir interferencia en los equipos de audio, electrnicos, memorias y todo aquel que segn su grado puede ser muy peligroso para el funcionamiento de los equipos.

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Debido a que los equipos recogen los campos electromagnticos que existen en el ambiente generado por otros equipos electrnicos. Es decir hay un receptor y un emisor de la interferencia. Los campos electromagnticos pueden ser producidos por luces fluorescentes, lneas de energa elctrica, computadoras, televisiones, monitores, transmisores de radio, y transmisores de televisin entre otros. En equipos de audio por ejemplo la interferencia electromagntica generalmente se manifiesta como zumbidos o ruidos en la seal. Esto podemos verificarlo colocando un telfono celular cerca de un ya que este ultimo comenzara a emitir hacer ruidos extraos. Como Todos los transmisores de radio, junto con las seales de alta frecuencia (o radiofrecuencia) tienden a emitir tambin seales de baja potencia en la banda de los sonidos armnicos podemos constatar un ejemplo ms grave del asunto el cual ocurre en la aerolneas, a veces la gente confunde con la palabra exageracin al prohibirse el uso de telfonos celulares durante un vuelo, numerosos estudios han comprobado que sobre todo los telfonos celulares son causantes de una gran emisin de EMI (por lo general mayor a 3 watt de salida) lo cual afecta los dispositivos de control y de vuelo generando tragedias lamentables como accidentes areos. Todos los aviones modernos de pasajeros basan su control durante el despegue, tiempo de vuelo y aterrizaje, en el funcionamiento de diferentes dispositivos que envan y reciben constantemente seales de radio hacia y desde la Tierra, as como de un conjunto de satlites con los cuales mantiene tambin constante comunicacin. Entre esos sofisticados dispositivos de control se encuentra un transmisor que enva ininterrumpidamente a las computadoras de ATC (Air Traffic Control / Control de Trfico Areo) instaladas en los aeropuertos en Tierra, la posicin que va

llevando el avin, segundo a segundo, en cualquier punto donde ste se encuentre volando. El lugar donde se halla el avin y la altura de vuelo, la controla el piloto por medio de un GPS diferencial (Sistema de Posicionamiento Global) que recibe seales constantes de radio de por lo menos cuatro satlites durante todo el tiempo que se mantiene en el aire. El radar que tambin lleva instalado el avin, constituye otro recurso radioelectrnico ms para mantener informado a los pilotos de cualquier aeronave que vuele cerca de su trayectoria de vuelo y de las condiciones climatolgicas reinantes. Y as sucesivamente ocurre con otros dispositivos que funcionan a diferentes frecuencias de radio, con la salvedad de que todos estn concebidos y protegidos de forma tal que no se interfieren unos con los otros durante su funcionamiento en pleno vuelo, incluyendo el servicio telefnico de abordo y la conexin a Internet que se brindan como servicio adicional a los pasajeros. Si durante el despegue, vuelo o aterrizaje mantenemos encendido el telfono mvil sin utilizarlo o recibimos una llamada en el caso que exista cobertura para ello en el lugar y altura a la que se encuentre volando el avin, la seal de radio que emite el transmisor del telfono mvil puede llegar a interferir alguno de los sofisticados dispositivos o instrumentos electrnicos de navegacin. Cuando el telfono mvil se mantiene encendido, aunque no se utilice, produce los mismos efectos de una llamada, pues normalmente cada cierto perodo de tiempo su circuito electrnico enva rfagas de datos por la antena, bien para tratar de no perder la cobertura, o bien para tratar de recuperarla cuando la ha perdido. En el supuesto caso que durante el vuelo la computadora u ordenador de abordo que

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controla el rumbo del avin introdujera un error de clculo y cambiara el rumbo verdadero que tiene fijado para llegar a su destino, el piloto o el copiloto tienen tiempo de percatarse del error e introducir las correcciones pertinentes para solucionar el problema, incluso si ese error se produce porque algn pasajero haya estado tratando de establecer una llamada o mantenga encendido su telfono mvil.

interpretacin errnea por parte del mdico puede significar para el posterior tratamiento de un enfermo que se est realizando un reconocimiento con uno de esos aparatos en el mismo momento que alguien realiza o recibe una llamada.

Fig. 5 Seales vitales de un paciente. Por motivos similares a su prohibicin en los aviones, los telfonos mviles no se permiten utilizar en determinadas zonas de los hospitales donde funcionan equipos electrnicos de diagnstico. Esas zonas hospitalarias generalmente cuentan con un aviso que prohbe el empleo de los mviles o celulares que se debe respetar. Algunos mtodos para evitar interferencias EMI son el uso de cables de audio "blindados", uso adecuado de una tierra fsica, la eliminacin de "ground loops", usar circuitos de audio balanceados, usar cables y conexiones balanceadas, y el uso de transformadores de aislamiento. Otra forma de combatir las emisiones EMI es utilizar una Jaula de Faraday en sus paredes, techo y pisos. Esto evita que cualquier campo electromagntico ingrese al estudio, evitando as cualquier tipo de EMI. Este tipo de construccin es sumamente caro y complejo.

Fig.4 Los aviones pueden ser gravemente afectados por las interferencias EMI

Pero el peor momento para que se produzca una interferencia de ese tipo es durante el despegue y sobre todo cuando el avin se aproxima a la pista para efectuar la maniobra de aterrizaje. Si en el momento de aterrizar a un pasajero se le ocurre llamar a la casa para avisar que ya est llegando y se produce una interferencia en el altmetro que controla los metros que faltan para tocar tierra alterando la altura verdadera a que se encuentra de la pista, lo ms probable es que ocurra un desastre y que ni ese pasajero, ni el resto de los que lo acompaan, lleguen a su destino. Estas interferencias tambin son capaces de introducir por medio de los telfonos mviles seales dainas EMI en los equipos mdicos electrnicos, pueden llegar a falsear el resultado de un diagnstico, con las imprevisibles consecuencias que una

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impedancia y un mejor diseo de la masa del circuito. Este paso no siempre es posible, bien por su complejidad, bien trabajamos con un diseo ya realizado (por ejemplo, comprado), que no se puede cambiar. En ese caso, lo ms sencillo suele ser aadir nuevos componentes (filtros, condensadores de desacoplo, cuentas de ferrita) con la esperanza de que se resuelva as el problema. Fig.6 Jaula de Faraday Casera - Tambin se puede reducir la velocidad de trabajo en algunos sistemas electrnicos. Esto puede exigir una reprogramacin. - Otra opcin, sencilla pero costosa, puede ser blindar los dispositivos a proteger, o bien cambiarlos de sitio, y colocarlos donde no den problemas (algunos lo comparan a esconder un monstruo en el stano). - Otra posibilidad puede ser cambiar los componentes problemticos por otros ms resistentes. - Una opcin mas es migrar los Sistemas Elctricos a Sistemas de Fibra ptica utilizando algn tipo de convertidor de seales. 2.3.1. CLASES DE EMI Fig.7 Jaula de Faraday Modular Profesional Industrial En Wikipedia se citan algunas formas de evitar interferencia: -Hoy en da, est universalmente aceptado que es ms rpido y menos costoso intentar prevenir la posibilidad de interferencias al comienzo de la fase de diseo, en lugar de buscar cmo solucionarlas cuando aparezcan. Durante el proceso de diseo, la primera solucin, la menos compleja y costosa, suele ser recolocar los componentes del mismo, buscando conexiones ms cortas, de menor7

EMI Externas Abarcan las comunicaciones tanto de fuentes terrestres como extraterrestres (naves satlites, etc.), debido a la emisin y comunicacin entre dispositivos por el medio este viaja por el ambiente, algunas pueden ser generadas por el hombre otras por la naturaleza como rayos, explosiones solares y eventos csmicos.


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Clase IV Analgicas de baja f con V e I del orden de 10 V y 100 mA (Tx de medida); y digitales (Rels, contactores, etc.). Clase V Asociadas a equipos de comunicaciones a larga distancia con P en torno a 1 W y 20 MHz < f < 50 MHz.

Fig.8 Explosin solar EMI Internas Estn en todas las producidas por equipos internos y componentes (rels, generadores y motores) que puedan influir en otros dispositivos como el ejemplo anterior una aeronave.

Clasificacin de ambientes segn su nivel de perturbacinTipo de ambiente Clase A Partes de la instalacin con seales de tipo digital Clase I, que generan bajos niveles de interferencia y, en cambio, son susceptibles a ser distorsionadas. Tipo de ambiente Clase B

2.4 CLASIFICACION DE LAS SEALES

Y AMBIENTES

Clases de susceptibilidadClase I

seales

segn

suPartes de la instalacin con seales analgicas sensibles Clase II, tales como equipos de regulacin y control. Tipo de ambiente Clase C Partes de la instalacin con seales Clase III, que generan bajos niveles de interferencia y con nivel medio de sensibilidad (Instrumentacin). Tipo de ambiente Clase D

TTL similar, de bajo V y con f de 1 a 20 MHz. Clase II Analgicas, V del orden de 10mV y f hasta 1 kHz (Sensores), y digitales de f hasta 100 kHz. Clase III Analgicas de instrumentacin y regulacin con V de 1 a 10 V 4 a 20 mV y f < 1 kHz; y digitales con I entre 5 y 10 mA, V > 10 V. (Se incluyen tambin seales analgicas con V del orden de 10 mV, si estas pueden ser filtradas con rechazo a partir de unos pocos Hz).

Partes de la instalacin con seales Clase IV, que generan niveles de de interferencia relativamente altos y son poco sensibles a perturbaciones externas (Rels, motores, interruptores, etc.)

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Se revisara ms adelante este punto muy importante en el estudio de la CEM. Tipo de ambiente Clase E Partes de la instalacin que manejan seales de control remoto o comunicaciones, Clase V, que deben ser transmitidas a largar distancias.2.5 CEM

Definicin La compatibilidad electromagntica (CEM) es la habilidad de un sistema de no causar interferencias electromagnticas a otros equipos, pero al mismo tiempo ha de ser insensible a las emisiones que pueden causar otros sistemas. Existen tres tipos fundamentales interacciones en el estudio CEM: de

Fig.9 CE producto certificado por la comisin europea para su utilizacin.

2.6 TECNICAS DE REDUCCIONLa compatibilidad siempre se debe considerar al momento que se disea o se ordena un lugar con maquinas electrnicas, ya que las soluciones, por lo general son caras y de un elevado costo y por lo general son insatisfactorias, por eso es necesario que desde el principio este considerado este problema, por que desde el momento de la puesta en marcha de nuestro sistema nos generara problemas tan graves como el dao de alguna maquina de alto costo y de difcil acceso a sus componentes. Las disfunciones debidas a cargas electrostticas nos son obvias, el propio usuario del sistema puede estar cargado estticamente y descargar su electricidad a travs del teclado o interfaz que tenga este con la maquina.

Un aparato sobre otro (efecto de un sistema sobre otro, interferencias con el interior) El medio ambiente sobre sistemas elctricos y/o informticos (Rayo) Un sistema elctrico sobre el medio ambiente (influencias de los campos electromagnticos sobre los seres vivos) Debido a que cada pas en el siglo pasado puso sus propias normas sobre todo en Europa, se dificultaba la manera de tratar los equipos y generalmente esto comprometa una confusin al momento de trabajar con equipos extranjeros, por esto y luego de un gran esfuerzo la unin europea logro homologar las normas de instalacin de equipos y de electricidad.

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Las fallas de estas no son tan evidentes y son difciles de identificar en algunos casos, en otros son intermitentes y al cabo de reiniciar el equipo no vuelve a aparecer, pero despus de un tiempo ya sea cercano o corto estas vuelven a aparecer. Todos los desordenes funcionales aleatorios no estn necesariamente causadas por interferencias conducidas o radiadas externas, algunos de estos fenmenos pueden ser: por fuentes mal dimensionadas, tensiones de alimentacin mal filtradas, situaciones especiales de un programa mal depurado, mal diseo de un circuito impreso, etc. Es conveniente analizar el problema EMI aislando las fuentes, los acoplamientos y los receptores. Si existen varios caminos arreglar los ms perturbados y tratar de dejar en las mejores condiciones posibles todos los caminos por los cuales existan cables, coplas y cualquier tipo de comunicacin que exista con la maquina, ya sea para la etapa de potencia, de control o alguna interfaz de otro tipo.

Fig.11 : Tubo aislante trenzado

2.7 ALGUNAS TECNICAS UTILIZADAS SON: Pantallas o blindajes: es una superficie metlica dispuesta entre 2 regiones del espacio, que se utiliza para atenuar la propagacin de los campos elctricos, magnticos y electromagnticos. Un blindaje sirve tanto para no dejar salir el flujo de los campos de la zona encerrada por el, como para evitar que en una zona protegida por el mismo entre campo alguno. El mbito de atenuacin de los blindajes abarca un extenso espectro de frecuencias, ya que en el mercado existen materiales para apantallar desde 1 HZ hasta 1 THZ. La forma en que se presentan los blindajes son: cajas, armarios, juntas elctricas, compartimientos internos, pinturas conductoras, lminas metlicas, cables apantallados, diferentes tipos de depsitos conductores sobre plsticos, etc.

Fig.10: Aislante de cermica Un buen mtodo es aplicar, siempre que sea posible, la eliminacin de las EMI en su fuente, en lugar de aumentar la proteccin del circuito afectado desmesuradamente aunque a veces aquello no es factible. No obstante esta tcnica es la que da mejores resultados siempre que se puede llevar a cabo.

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Juntas elsticas conductoras

Fig.12 : Armario con blindaje EMI. Otras tcnicas Se presentan en este apartado otras tcnicas de apantallado que difieren de los materiales presenta- dos en forma de planchas, cajas, armarios o racks metlicos. Un problema usual de los armarios es que al tener puertas, juntas, bisagras, etc. Pueden degradar la efectividad del blindaje. Para solventar esto se emplean juntas elsticas conductoras. Los armarios metlicos y cajas realizadas en hierro, aluminio o zinc, habituales de forma mayoritaria en los equipos electrnicos, se han ido dejando de utilizar, siendo sustituidos en parte por el plstico debido a la mejora en los costes de produccin para grandes series, resistencia estructural suficiente con mucho menor peso y mayor libertad en el diseo de formas, debido a las mltiples tecnologas de transformacin del plstico con relacin al metal. Pero el plstico tiene el inconveniente de su transparencia a los campos electromagnticos, por lo que sus propiedades de apantallamiento son nulas. Figura 13. Diferencia en la transmisin de las EMI con o sin junta elstica conductora en la junta de una unin de dos partes de un mismo blindaje. Los elementos para juntas elsticas y uniones conductoras se utilizan cuando se rompe la continuidad del camino conductor en una caja metlica, como en los casos en que hay una tapa encajada o una puerta. En ellos, el flujo de corriente puede que- dar interrumpido, ya que la caja y la tapa o puerta pueden tener pocos puntos en comn y estos, a su vez, tener una alta resistencia de contacto. Las uniones constituyen un obstculo para el correcto apantallamiento de la electrnica contenida en las cajas o armarios. Para conseguir un buen contacto existen dos soluciones: un mecanizado de precisin en las zonas de unin (muy costoso) o una junta metlica de apantallamiento (figura 13 ). Estas juntas son encajadas entre tapa y caja o entre puerta y armario y permiten garantizar un buen contacto, ya que adems de conductoras son elsticas, permitiendo su acomodacin a las tolerancias mecnicas. Por supuesto, las superficies de contacto de la tapa y caja (puerta y armario) deben ser conductoras.

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Otro tipo de juntas son las de malla tejida, de las que existen dos tipos principales: aquellas en que la malla metlica se compacta en una seccin transversal rectangular y aquellas en que un tubo de caucho, silicona u otro elastmero se cubre con una o mas capas de malla tubular. La malla suele fabricarse con aluminio o acero inoxidable, si bien puede ser de cualquier otro metal. La junta elstica es comprimida entre las dos superficies de la unin, constituyendo un camino conductor entre las dos partes del blindaje y facilitando que las corrientes circulen en este sin cambios abruptos en la densidad de corriente y manteniendo as las buenas caractersticas del blindaje. Blindaje de cajas de Plstico: Plsticosconductores El mtodo de aadir aditivos conductores en la inyeccin para obtener plsticos conductores evita la necesidad de realizar una segunda operacin. El resultado es una composicin inyectable y moldeable. El material conductor se puede emplear en forma de fibra, escamas o polvos. Con esta operacin se obtiene una amplia gama de valores de conductividad, sin necesidad de aadir capas posteriores. Los aditivos mas utilizados son los compuestos de policarbonato en los que se tienen escamas de aluminio, fibras de carbono (grafito), fibras de niquel y fibras de acero inoxidable o de cobre. Las de fibra de acero alcanzan eficiencias de apantallamiento superiores a 40 dB con cargas del 50 %, mientras que las de nquel requieren cargas del 10 % para el mismo nivel. Estos compuestos se ofrecen con gran variedad de resinas base como ABS, PVC, polipropileno, poliestireno, policarbonato, etc. Cuando se utilizan plsticos conductores, las consideraciones mas importantes son la efectividad del blindaje y la esttica del producto final. La efectividad del blindaje no solo depende del material utilizado sino tambin del control de las fugas a travs de las

aperturas y los agujeros. Todo lo que se ha dicho previamente sobre aperturas controladas en blindajes metlicos se puede aplicar a los plsticos. A menudo, la parte mas cara de la utilizacin de plsticos conductores es el control de las fugas a travs de las aperturas. Para que sean efectivos, los plsticos conductores deben tener una resistencia elctrica superficial baja. No deben confundirse los plsticos conductores indicados para ser utilizados como blindajes y los que estn preparados contra las descargas electrostticas. Para tener solamente proteccin contra las ESD, se pueden utilizar resistencias superficiales mas altas que en el caso de los blindajes. Para proteger de las ESD, el plstico debe ser suficientemente conductor para que no se induzcan tensiones de nivel suficiente en su superficie, pero no tanto como para que ocurra una descarga con chispas. Por ello, los plsticos conductores utilizados en embalajes antiestticos no son iguales que los necesarios para apantallar. Los plsticos conductores antiestticos tienen resistencias superficiales del orden de 103 a 1013 O/cm2 ,mientras que los de apantallamiento tienen resistencias superficiales menores de 103 O/cm2. Los plsticos conductores presentan la ventaja sobre las pinturas y metalizados conductores de una mayor resistencia al desgaste y que no pueden ser araados. Un araazo sobre la pintura puede actuar como una antena efectiva. Seguidamente se exponen otros mtodos para transformar en conductora una caja de plstico: galvanizado selectivo, pinturas conductoras, laminas metlicas adhesivas, metalizado en vaco, metalizado qumico, aerosol de arco de zinc, la quimioplastia y el pulverizado con soplete oxiacetilnico.

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Galvanizado selectivo Otro mtodo para tener un plstico conductor es depositar en la superficie plstica interna un galvanizado selectivo. Este mtodo es un proceso electroltico usado para depositar metal en sustratos conductores. Los electrolitos contienen todos los metales requeridos en cada caso y no se requiere sacrificar nodos como en el galvanizado convencional. Estos electrolitos pueden depositar varios metales o aleaciones, escogiendo selectivamente las distintas partes de la superficie total a tratar. Los metales ms usuales son: cobre, nquel, cobalto, cromo, plata, oro, platino, cadmio, estao, zinc, indio y plomo. Las aleaciones son: nquel-cobalto, estao-indio, cobalto-tungsteno, nqueltungsteno, estao-cadmio, estao-plomonquel. En algunos casos, sea cual sea el metal a depositar, se realiza un paso intermedio en el que se deposita cobre debido a su alta conductividad. Aunque podra interesar dejar el cobre solo, esto no es posible porque se oxida, perdiendo conductividad.

Pinturas conductoras Actualmente existen pinturas conductoras basadas en grafito, cobre, niquel y plata que superan ampliamente con ventaja a otros tratamientos y que, aplicadas de forma convencional por aerosol con muy poca o ninguna preparacin superficial del plastico, permiten conseguir niveles de apantallamiento de hasta 70 dB con espesores del orden de 50 micras. Las ventajas de las pinturas conductoras son esencialmente las que se citan seguidamente: su utilizacin como pinturas ordinarias, aplicacin por aerosol sin personal muy especializado y secado al aire, no requieren o

es mnimo el tratamiento previo de superficie. Se adhieren a casi cualquier tipo de plstico con gran poder de cobertura. Son duras y resistentes a la abrasin y superan las condiciones climticas extremas, sin que la adherencia y el nivel de apantallamiento sean afectados. Las caractersticas mas destacables de los distintos compuestos bsicos incluidos en las pinturas utilizadas para apantallamiento son: el grafito tiene un coste muy reducido y baja conductividad, usndose contra campos magnticos y contra las ESD; la plata tiene un coste muy elevado y mxima conductividad, consiguindose buenos apantallamientos con solo 25 m de espesor, es de facil aplicacin y se utiliza en aplicaciones militares que requieren alta proteccin contra EMP. Su inconveniente es que se oxida con el tiempo. El cobre es de un coste moderado y tiene casi tanta conductividad como la plata, pero es fcilmente oxidable, por lo que pierde efectividad. Actualmente, el nquel es el elemento mas utilizado, ya que, sin ser tan buen conductor como el cobre o la plata, absorbe mas EMI debido a su permeabilidad magntica; es muy duro, es fcil de aplicar y no se oxida con facilidad. Las resinas utilizadas para la mezcla de pintura son de dos tipos: acrlicas y poliuretanos. Las acrlicas son mas baratas y los poliuretanos mas resistentes.

. Laminas conductoras Otra alternativa para apantallar puede ser la aplicacin de laminas adhesivas metalizadas, especialmente recortadas a medida para encajar en el interior de la caja, pero tienen el inconveniente de que los extremos son una fuente de fugas debido al efecto de bordes (figura 4), rebajando la efectividad. Normalmente son de cobre o aluminio, debidamente aisladas externamente y proporcionan una buena conductividad.

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Las lminas adhesivas metalizadas se usan, habitualmente, para el apantallamiento electromagntico de equipos e incluso de grandes habitaciones. Estas lminas adhesivas tienen la ventaja de poder ser aplicadas sobre un armario o habitacin, con lo que pueden ser usadas ante imprevistos. Es comn utilizarlas en la fase de experimentacin y no son deseables para produccin, porque su adhesin es laboriosa y complicada en casos complejos. Blindajes trenzados Un blindaje trenzado (figura 14a) consiste en grupos de cobre o de aluminio, unos grupos trenzados en la direccin de las manillas del reloj y otros al contrario. Este tipo de cable es ideal para minimizar las interferencias de baja frecuencia, porque tiene menos resistencia en continuo que el laminado. Es efectivo tanto en audio como en RF. Generalmente, a mayor cobertura de la trenza, mayor efectividad de apantallado. La cobertura usual se sita entre el 80% y el 95%. Una cobertura del 100% es inalcanzable con el trenzado. Hay otra serie de caractersticas importantes en estos cables como el ngulo del trenzado, el dimetro de los hilos y el numero de hilos de los grupos que forman la trenza, as como el numero de grupos. Los cables apantallados trenzados son generalmente mas pesados y voluminosos que los otros hilos de cables apantallados y, en algunos casos, son difciles de conectar en sus extremos, debido a que es necesario pelar y peinar la trenza antes de retorcerla hasta formar con ella una especie de cola, para soldarla luego como si fuera un cable unifilar, aunque la mejor forma de conectarla es soldarla a 360, Respetando la simetra circular o con un conector coaxial BNC.

Figura 14 (a) Cable apantallado con blindaje trenzado. (b) Cable apantallado con blindaje espiral, (c) Cable apantallado con blindaje laminado recto en forma de tubo. (d) Cable apantallado con blindaje laminado en espiral, (e) Cable apantallado con blindaje combinado laminado y trenzado. (f) cable apantallado con blindaje combinado lamina/trenza/lamina

Blindajes en forma espiral Consiste en un conductor en forma de espiral dispuesto alrededor del conductor interno (figura 14 b). Las ventajas de este cable son una mayor cobertura (97 %) que el anterior y mas flexibilidad. Esta especialmente indicado para aplicaciones de baja frecuencia y audio. Como norma, tener en cuenta que este cable no esta indicado para frecuencias mayores a unos 20 Khz., debido al efecto inductivo de la espiral.

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Blindajes laminados Tienen una capa de aluminio laminada junto a una pelcula de polister o polipropileno (figura 14c y d). La pelcula aislante da al blindaje mayor solidez mecnica y mayor aislamiento. Los blindajes laminados dan un l00 % de cobertura, necesaria para la proteccin electrosttica Debido a su pequeo espesor se utilizan generalmente para apantallar pares trenzados individualmente en cables multpares, y para reducir la diafona entre ellos. Tienen menos peso y volumen que los blindajes trenzados y los espirales, y son mas efectivos que estos en el campo de la RF, siendo mas flexibles. Se utilizan principalmente cuando es necesario tener una buena pantalla contra campos electrostticos. Su desventaja, a tener en cuenta, es su alta resistencia en continua. Disponen de un conductor adicional en contacto elctrico con la lamina para facilitar la conexin a masa. Existen cables que solo cierran mecnicamente la lamina, mientras que otros lo hacen tambin elctricamente. Sin este cierre elctrico puede existir una abertura por la que se tengan fugas de seal que puedan causar interferencias, o bien se disminuya la proteccin a la captacin de EMI. Cabe destacar que los cables laminados en espiral (figura 14d) tienen mayor inductancia que los cables laminados longitudinalmente en forma de tubo recto (figura 14c). En adelante los cables laminados referenciados sern los laminados rectos (figura 14c) por ser los laminados aconsejados, descartando los laminados en espiral. Blindajes combinados Combinando estos tipos de blindajes podemos conseguir la mxima efectividad en todo el espectro de frecuencia. La combinacin lamina/trenza tiene las ventajas de tener la cobertura del 100% de la lamina, mas la solidez y la baja resistencia en continua de la trenza (figura 14e). Otra combinacin con una excepcional caracterstica a alta frecuencia consiste en unir una lamina, una trenza y una segunda lamina delgada (figura 21 f). Otra opcin es la formada por lamina/ trenza/ lamina/ trenza que se emplea en los cables de comunicacin Ethernet.

La efectividad de los blindajes La efectividad de un blindaje puede especificarse en trminos de atenuacin en decibeles de la intensidad de campo. As la efectividad S esta definida para campos elctricos por: E S = Log 0 [dB ] E 1 Y para campos magnticos como:

H S = Log 0 [dB ] H 1En las ecuaciones precedentes E 0 (H 0 ) , es la intensidad de campo incidente y E1 (H 1 ) es la intensidad de campo que traspasa el blindaje. La efectividad de un blindaje varia con la frecuencia, la geometra del campo, la posicin desde donde el campo es medido, con el tipo de campo que esta siendo atenuado, la polarizacion y con la direccin de la incidencia. Los resultados del calculo de la efectividad sirven para comparar varios materiales en funcion de su atenuacin.

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Fig.15 Armario con blindaje Perdidas por absorcin Cuando una onda electromagntica pasa a traves de un blindaje, su amplitud decrece exponencialmente debido a las corrientes inducidas en el mismo. Estas provocan perdidas por efecto Joule y por ello disipan calor en el material. La distancia requerida para que la onda sea atenuada (1/e) veces (36,7 % de su valor inicial equivalente a 8,7 dB hasta 9 dB) esta definida como la profundidad de penetracin:

= = r r f Donde es la profundidad dada en centmetros (tabla 2). La pulsacin w = 2f esta dada en radianes/segundo, la frecuencia f en MHz, es la permeabilidad del material, es la conductividad, r es la permeabilidad del material relativa al cobre y la r es la conductividad del material relativa al cobre. As, en el caso del cobre estas variables r = gr = 1.

2

0.0066

Tabla 2. Profundidad de penetracin de varios materiales en milmetros. Las perdidas por absorcin constituyen el principal mecanismo de apantallado en el caso de campos magnticos de baja frecuencia. La ecuacin de las perdidas de absorcin es la siguiente: A = 1314.3t r r f Donde la absorcin A esta dada en dB, el espesor t en cm. y la frecuencia f en MHz. r y gr. son las definidas en la anterior ecuacin. Doblando el espesor del blindaje se doblan las perdidas por absorcin. El grafico de la figura 5 presenta las perdidas por absorcin para varios materiales, con una frecuencia cuantificada del factor B para la regin en que A es menor o igual a 4dB.La tabla 3 aporta los valores de la conductividad relativa y permeabilidad relativa de varios materiales. r r f La columna con el producto representa una escala de la absorcin latente de los metales en relacin al cobre. El cociente representa una escala de la reflexin latente de los metales tambin en relacin al cobre. La figura 6 muestra un grafico del factor de correccin B debido a las mltiples reflexiones en funcin de la relacin t

r r

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Figura 16. Perdidas por absorcin A en funcin de la frecuencia para varios espesores de algunos materiales. Notar que se debe aplicar el factor corrector B debido a las mltiples reflexiones. La figura 18 muestra que las perdidas por absorcin son proporcionales al espesor t y tienen una proporcin inversa a la profundidad de penetracin . Esta regla es aplicable a los campos elctricos, magnticos y electromagnticos (ondas planas). La ecuacin para el clculo del factor de correccin B debido a las multirreflexiones es la siguiente:2t 1 e [dB ] B = Log En la que t es el espesor y la profundidad de penetracin, ambas variables dadas en la misma unidad.

Tabla 3. Conductividad relativa y permeabilidad relativa de varios materiales. Dado que la absorcin es A = k, la columna con el producto k, representa una escala de la absorcin latente de los metales en relacin al cobre. Por otro lado, como la reflexin es R = k, el cociente k, representa una escala de la reflexin latente de la reflexin de los metales en relacin al cobre.

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Figura 17. Grafica del factor de correccin de reflexin mltiple B, para blindajes delgados y campos magnticos

la superficie de un blindaje. El resto es transmitido a travs del blindaje. Las ecuaciones dadas en las figuras pueden aplicarse tambin substituyendo E por H y en ellas no se ha contemplado la reflexin en la segunda cara. Cuando una onda atraviesa un blindaje, encuentra dos cambios de medio, y si este es delgado en comparacin con la profundidad de penetracin, al tener pocas perdidas por absorcin, habr mltiples reflexiones. Si el blindaje es metlico (medio 2 en la figura 19) y el rea que lo rodea es aire (medio 1), entonces Z1 es mucho mayor que Z2 y la mayor reflexin ocurre cuando la onda penetra en la pared exterior del blindaje en el caso de campos elctricos y cuando la onda deja la cara interna del blindaje en el caso de campos magnticos.

Figura 18. Las perdidas por absorcin son proporcionales al espesor t y tienen una proporcin inversa a la profundidad de penetracin del medio.

Perdidas por reflexinEl clculo de las prdidas por reflexin es ms complicado que el de las perdidas por absorcin. Las perdidas por reflexin en la frontera entre dos medios (aire y blindaje o entre dos distintos metales) estn relacionadas con las impedancias caractersticas de cada uno de los dos medios. Segn se puede ver en la figura 8, una onda incidente es parcialmente reflejada en18

Figura 19. Una onda incidente es parcialmente reflejada en la superficie de un blindaje. El resto es transmitido a travs del blindaje. Las ecuaciones dadas pueden aplicarse tambin sustituyendo E por H. Aqu no se ha contemplado la reflexin en la segunda cara para una mayor claridad.

En el caso de campos elctricos, los blindajes delgados tambin son efectivos debido a la reflexin en la primera superficie. Sin embargo en el caso de campos magnticos, al tener la reflexin principal en la segunda superficie, se tienen mltiples reflexiones y por ello la efectividad del blindaje queda reducida, como


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ya se ha visto en el apartado anterior. Las perdidas por reflexin aumentan al disminuir la frecuencia y aumentar la conductividad del material.

Figura 20. Vectores E y H de una onda plana electromagntica en un cierto instante, estando E y H en fase, perpendiculares entre si y dirigindose hacia x.

En el caso de campos electromagnticos (ondas planas) (figura 20), la impedancia antes de penetrar en el blindaje es igual a la impedancia caracterstica del vaci Z0 (377 OHM), y cuanto menor es la impedancia del material del blindaje, mayores son las perdidas por reflexin. En el campo cercano, la impedancia E/H depende de la fuente del campo (antena) y no del medio de propagacin, al contrario de lo que ocurre en el campo lejano. Un campo elctrico con alta impedancia tiene mayor reflexin que una onda plana, siendo las perdidas por reflexin el principal mecanismo de apantallado en el caso de campos elctricos. Un campo magntico de baja impedancia tiene menor reflexin que una onda plana, debido a que las prdidas por reflexin son funcin del cociente entre la impedancia de onda y la impedancia de blindaje.

Blindajes contra el acoplamiento inductivoUn blindaje magntico efectivo debe encerrar totalmente a los componentes que se quiere proteger y debe tener alta permeabilidad. Con este tipo de blindaje contra el acoplamiento19

inductivo es a veces ms difcil obtener una buena efectividad en comparacin con el blindaje electroesttico, por que es ms fcil tener alta conductividad en un blindaje elctrico que alta permeabilidad y alta conductividad al mismo tiempo en un blindaje magntico. En el campo cercano, las EMI pueden tener un 90% de intensidad de campo magntico H y un 10 % de campo elctrico E, en cuyo caso son irrelevantes las prdidas por reflexin. Seria aconsejable entonces reforzar las perdidas de absorcin a expensas de las perdidas de reflexin, escogiendo el hierro como material para el blindaje. Un mejor conductor que el hierro podra ser menos caro, pero completamente inefectivo. Es necesario tener en cuenta dos aspectos para defender a un circuito de este acoplamiento. Un aspecto es el de intentar minimizar los campos perjudiciales en la misma fuente que los genera. Esto se consigue reduciendo el rea de los bucles de corriente o apantallando magnticamente con materiales de alta permeabilidad todo el generador de interferencias, disponiendo los cables lo mas cerca posible de un plano de masa, si este existe. El otro es reducir la captacin inductiva en el circuito interferido, minimizando el rea de sus bucles, ya que, segn la ley de Lenz, la tensin inducida en un bucle es proporcional a su rea. As, los dos aspectos implican la reduccin de las reas. Como se ha dicho en el apartado anterior, un plano de masa acta como blindaje de Faraday contra el acoplamiento capacitivo y tambin contribuye a reducir el acoplamiento inductivo, al reducir las reas de los bucles en los circuitos impresos. Un plano de masa es una superficie conductora que sirve como conductor de retorno para todos los bucles de corriente del circuito. Esto deja libre a cada bucle de corriente para tener cualquier configuracin, teniendo mnima su rea (para frecuencias donde el camino de masa tiene una impedancia prcticamente inductiva). Por ello, si la pista que transporta una seal dada


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zigzaguea a travs del circuito impreso, la lnea de retorno de esta seal es libre de zigzaguear por debajo en el plano de masa. Tal configuracin minimizara la energa almacenada en el campo magntico producido en este bucle de corriente. Un flujo magntico mnimo significa un rea efectiva mnima, una susceptibilidad mnima al acoplamiento inductivo y una radiacin magntica mnima.

Blindajes contra el acoplamiento capacitivoEn los apartados anteriores se ha tratado la problemtica de los blindajes desde el punto de vista de los campos. Aqu, de forma mas practica, sin dejar de lado la teora de campos, se enfoca desde el punto de vista de la teora de los circuitos donde, por ejemplo, la captacin de un campo elctrico o magntico es tratada como un acoplamiento capacitivo o inductivo respectivamente. Un blindaje capacitivo (electrosttico) contra campos elctricos debe incluir todos los componentes a protege, debe conectarse a un potencial constante que puede ser la masa del sistema y debe tener alta conductividad. Se debe tener en cuenta que un blindaje mal conectado a la masa de la fuente de alimentacin puede asi mismo actuar como antena retransmisora de las radiaciones recibidas por conduccin a travs de la red y puede resultar perjudicial. Los materiales mas usuales para construir estos blindajes son el cobre y el aluminio. El acoplamiento capacitivo es debido al paso de seales de interferencia a travs de capacidades parasitas. Este es el caso de la inestabilidad en frecuencia de un oscilador debida al acercamiento de la mano al mismo. En los sistemas digitales, este acoplamiento provoca nter-modulaciones (diafona) en los cables mltiples.

El modo de bloquear el acoplamiento capacitivo consiste en encerrar el circuito o el conductor que se quiere proteger dentro de un blindaje metlico hermtico. Este es el llamado blindaje electrosttico o de Faraday. Si su cobertura es del 100 % (jaula de Faraday), no es necesario conectarlo a masa pero, usualmente, lo esta para asegurar que las capacidades blindaje-circuito lleven las seales a masa y no acten como elementos de realimentacin o de nter-modulacin. Para evitar el acoplamiento entre un circuito generador de interferencias y un circuito interferido se usa un blindaje de Faraday puesto a masa. En los circuitos digitales de alta velocidad es conveniente utilizar este tipo de blindaje en forma de planos de masa insertados entre las capas de la placa de circuito impreso para eliminar las capacidades parasitas entre ellas. Otra aplicacin comn es la de los transformadores apantallados electrostaticamente.

Blindajes contra radiofrecuencias

el

acoplamiento

por

No existe el blindaje perfecto contra campos de alta frecuencia. Como ya se ha dicho, al chocar con la superficie del blindaje, es reflejada una parte de la onda incidente y el resto atraviesa el blindaje, siendo atenuada por este. Un material con alta conductividad es un buen reflector y un material con alta permeabilidad es un buen absorbente. El blindaje compuesto por estos dos materiales da buenos resultados en bastantes casos con una considerable efectividad pero, sin embargo, no es prctico. Este problema se soluciona utilizando un blindaje mltiple con dos metales diferentes dispuestos el uno junto al otro gracias a un bao galvanico. Es usual apantallar con un material ferromagntico galvanizado y con cobre dirigido hacia la fuente del campo para provocar una perdida

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sustancial por reflexin. La presencia del material ferromagntico provoca luego altas perdidas por absorcin. La forma de trabajo de este blindaje utiliza el hecho de que los campos EMI inducen corrientes en el material del blindaje. Las corrientes inducidas disipan energa de dos modos: perdidas por calor (absorcin) en el material y perdidas de radiacin (reflexin) al rerradiar sus propios campos sobre el blindaje. La energa necesaria a ambos mecanismos es absorbida de los campos incidentes EMI y, por ello, las EMI quedan sin energa para penetrarlo.

unificados y muy dispersos, convirtindose en una verdadera pesadilla para el diseador y para el usuario. A esto hay que aadir la confusin que, en general, suele existir entre reglamentos, normas y recomendaciones de diversos organismos de diferente rango y de aceptacin ms o menos general. El propsito de este capitulo es dar una lista de referencias de tales organismos y documentos, comentando su campo de aplicacin, haciendo especial nfasis en las normas de mbito europeo y otras de mbito nacional que, por su relevancia en el campo de la EMC, han merecido una aceptacin mas o menos general en los pases occidentales.

Normativas sobre EMCLa problemtica de BMC ha despertado en las ltimas dcadas una enorme preocupacin, tanto a nivel de usuarios como a nivel de fabricantes y diseadores de equipos elctricos y electrnicos. En el campo de los semiconductores y las comunicaciones, las nuevas tecnologas han ocasionado cambios sustanciales de la situacin, sobre todo debidos al aumento de potencia y velocidad de los dispositivos de conmutacin, al aumento de sensibilidad de los dispositivos analgicos y al aumento de velocidad y, por tanto, de banda pasante de los dispositivos digitales y equipos de comunicaciones Todo ello ha originado conflictos entre usuarios y ha motivado la edicin, por parte de varios organismos nacionales e internacionales, de diversas normas, reglamentos y recomendaciones que tienden a regular los siguientes aspectos del problema: a) Limites de perturbacin generada por determinados equipos. b) Limites de susceptibilidad para los presuntos receptores de las interferencias. c) Ensayos, mtodos de simulacin y de medida para garantizar la compatibilidad entre ambos. La relativa novedad del tema, la diversidad de grupos de trabajo que han intervenido en la elaboracin de dichos documentos y los continuos avances en los diversos campos de la electrnica, hacen que dichos documentos considerados en forma aislada resulten incompletos para cubrir todo el campo de la EMC y en su conjunto resulten poco

Organismos relacionados con la EMCUn motivo ms de confusin en el campo de la normalizacin y homologacin es el gran nmero de siglas y nombres de organismos y normas que se suele manejar, sin saber muchas veces cul es su rango o su campo de aplicacin. En este apartado se indican, de forma muy resumida, las siglas y mbito de actuacin de diversos organismos internacionales que estn directamente relacionados con la normalizacin en temas relacionados con la EMC. Se mencionan tambin algunos actualmente integrados en otros de mayor mbito, as como otros de mbito nacional, que han editado textos de reconocido prestigio y aceptacin general en la mayor parle de pases occidentales y que, en muchos casos, han sido el origen de normas o directivas internacionales, o se siguen tomando como base de aceptacin de productos a falta de normas especificas. AENOR: Asociacin Espaola de Normalzadn. - Creado por RD 1614/1985 sustituye al antiguo IRANOR - Edita Normas UNE referentes a todos los campos tecnolgicos y certifica su cumplimiento. - nico organismo en Espaa con capacidad de homologacin. - Representa a Espaa en CEN c ISO. - Agrupa miembros de colectivos sectoriales, empresas, entidades pblicas y centros de investigacin.

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ANS: American National Standards Institute (USA). - Organismo nacional de normalizacin en USA. Los comits C63 y C95 se ocupan de coordinacin de seales radioelctricas y de los peligros ocasionados por seales de radiofrecuencia, entre ellos los temas de EMC - Las normas ANS estn basadas en su mayor parte en textos de IEEE. FCC y CISPR. ASINEL; Asociacin de Industrias Nacionales Elctricas (Espaa). - Organismo de carcter empresarial espaol al que pertenecen las principales compaas elctricas y grandes empresas del sector elctrico. Tiene representacin en los comits de normalizacin elctricos de AENOR y a travs de ellos participa en diversos comits de normalizacin internacionales. - Pueden pertenecer a la asociacin las empresas o profesionales que lo soliciten. CCIR; Comit Consultif International des Radiocomunications. - Comisin dependiente de ITU/UIT. - Edita normas en el campo de las comunicaciones. CCTT; Comit Consultivo Internacional de Telfonos y Telegrafos. - Comisin dependiente de ITU/UIT, nor mas en el campo de las comunicaciones. CEN: Comit europeo de Normalizacin. - Representante europeo en ISO. - Edita normas en todos los campos a nivel europeo. CENCER; Comit europeo de Normalizacin y Certlfl cacion. - Organismo de certificacin dependiente de CENELEC. CENEL.: Comit europeo de Normalizacin Elctrica. Agrupacin formada por los Comits Electrotcnicos de CENELCOM, y otros 8 pases de la EFTA (Austria, Dinamarca, Finlandia, Noruega. Portugal. Reino Unido, Suecia y Suiza). - Cre el comit de componentes CECC aun hoy existente en CENELEC

Desapareci CENELEC.

en

1973

integrndose

en

CENELEC: Comit europeo de Normalizacin Elctrica. - Creado en 1973 con los 13 miembros de CENEL a los que se adhirieron Irlanda, Luxemburgo, Espaa (1977) y Grecia (1980) todos ellos excepto Luxemburgo miembros de IEC - Responsable de la armonizacin de normas en el campo de la Electrotecnia y Electrnica. - Edita normas EN y documentos armoniza dos HD. CENELCOM: Comit de Coordinacin de Normalizacin Europea. - Formado por los comits IEC de 5 miembros de la primitiva CEE (Alemania, Blgica, Francia, Holanda e Italia) en 1959. - Desapareci en 1973 integrndose en CE NELEC. CEPT: European Conference of Pasts and Telecomunlcations Normalizacin en el campo de las comunicaciones y en el campo de la compatibilidad en estrecha relacin con CENELEC. CIGRE: Conferencia Internacional de Grandes Redes Elctricas. - Organismo consultivo que agrupa a las grandes compaas de distribucin de energa elctrica. - En temas de compatibilidad ha editado diversas recomendaciones referentes a perturbaciones en redes elctricas, principalmente de baja frecuencia CISPR: Comit Internacional Especial de Perturbaciones Radioelctricas Comit integrado en IEC que trata especficamente de las normas en el campo de EMC. - Los documentos de este comit constituyen el ncleo ms importante de normas EMC en Europa. Muchos de ellos han si do armonizados por CENELEC, tomados como base en varias Directivas de la CEE y aceptados internacionalmente en la mayora de pases occidentales. DIN: Deustches Institut fr Normen (R.FA.) - Organismo oficial de normalizacin en Alemania22


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- Edita normas relativas a todos los campos de la tcnica. - En el campo de EMC da el rango de normas a los documentos elaborados por VDE, dndoles la misma denominacin y anteponiendo la cifra 57 a la referencia EIA: Electronic Industries Association (USA). - Normas y recomendaciones en el campo de la electrnica. En concreto el comit G-46 se ocupa de los temas de EMC. ECE: Economic Comissin for Europe. - Organismo dependiente de la ONU que trata de eliminar barreras al libre comercio. Reglamentos relacionados con la EMC para vehculos ECMA: European Computer Manufacturer Association. - Asociacin de carcter empresarial de mbito europeo, que agrupa a los principales fabricantes de equipos y perifricos informticos. - Destacan sus recomendaciones relativas a ESD. EFTA: European Free Trade Association. - Asociacin para libre comercio en Europa. - Todos sus miembros pertenecen a CENELEC. FCC: Federal Communcaiions Comunission (USA) - Organismo nacional de mbito civil, que dicta reglamentos en el campo de comunicaciones, vlidas en USA y. generalmente, aceptados en Canad - Las normas relativas a EMC se aplican a comunicaciones, equipos informticos y equipos mdicos y cientficos. FDA: Food and Drug Admnistration (USA). - Organismo nacional que ha editado algunas normas para equipos mdicos. IEC/CEI: International Electrotechnical Commision. - Mximo organismo de normalizacin en el campo de la electrotecnia y electrnica en Europa y miembro de ISO.

- Del campo de compatibilidad electromagntica se ocupa bsicamente el comit CISPR y el comit 77. - Pertenecen todos los pases europeos, incluidos los del Este. IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers. - Organizacin de carcter cientfico y tcnico en USA. - Edita publicaciones de gran prestigio en todos los campos de la electrotecnia y electrnica. - Algunos de sus documentos han sido tomados como normas ANS. IRANOR: Instituto de Racionalizacin y Normalizacin. - Antiguo organismo de normalizacin espaol, que dependa del Consejo Superior de Investigaciones Cientficas. - Editaba Normas ONU hasta que fue sustituido por AENOR

ISO: International Standardi Organizatton. - Institucin relacionada con la ONU pora la unificacin de normas a nivel mundial. ITU/UIT; Unin Internacional de Telecomunicaciones, - Organismo dependiente de la ONU. - Se ocupa de equipos de telecomunicacin y, en particular, de las interferencias causadas y recibidas por stos. JTAC: Joint Technical Advisory Commitee (USA). - Agrupa miembros de los grupos de trabajo de IEEE y EIA-MC. NEMA: National Elctrical Manufacturen Association (USA). - Este organismo elabora la mayora de normas referentes al campo de la electrotecnia e instalaciones industriales. SAE: Soclerv of Automotive Entinten. - El comit AE-4 se ocupa de temas de EMC en el campo del automvil, UL: Underwriters Laboratories (USA).

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- Organismo de homologacin en USA. Edita tambin normas referentes a materiales y condiciones de segundad de equipos y dispositivos. - Tiene plena competencia para todo tipo de homologaciones en U.S.A. VDE: Verband Drutisher Elektrotechniker. Comit Electrotcnico de la RFA Edita documentos tcnicos, La mayora con rango de normas al ser publicados por DIN. - Muchas de sus publicaciones han sido la base de normas europeas a nivel de IEC y en concreto de CISPR. - Las normas D1N/VDE contienen uno de los conjuntos ms inherentes y extensos de normas en el campo de la EMC, siendo uno de los puntales en la armonizacin de CENELEC. - A nivel nacional de la R.F.A. muchas de ellas han sido adoptadas como reglamentos mediante decretos (Vfg) por el Ministerio de Correos y Telecomunicaciones (PTT).

dar ni siquiera un resumen del contenido de las normas que se citan en el texto, por razones de espacio y porque deberla ser forzosamente incompleto. No obstante, hemos intentado reflejar de forma lo ms fiel posible los temas tratadas en cada una de ellas y su campo de aplicacin, con objeto de que el lector disponga de un criterio de seleccin y pueda acudir a la lectura del texto original. La tabla 1 indica las siglas de las normas relativas a EMC citadas en el texto, indicando su mbito de aplicacin.

Normas relativas a EMCEn los siguientes apartados daremos una lista de normas, reglamentos y recomendaciones relacionadas con el campo de la EMC, pero seria imposible dar aqu una lista completa de todos ellos, por lo que nos hemos limitado a los ms significativos atendiendo a los siguientes criterios: 1) Hemos considerado que este es un texto eminentemente tcnico, por lo que hemos dado preferencia a los documentos de carcter tcnico sobre los de carcter reglamentario No obstante, tampoco hay que menospreciar los criterios de tipo administrativo que han intervenido en la armonizacin de las normas, puesto que muchos aspectos de la compatibilidad (limites de perturbacin admitidos, mtodos de medida, etc.) son tambin una cuestin de convenio, que no puede resolverse slo tcnicamente. 2) Se mencionarn, en primer lugar, las normas EN y documentos HD por cuanto, como se ha dicho, en caso de conflicto prevalecern sobre cualquier otra norma o recomendacin de rango nacional de los pases miembros de CENELEC 3) Se ha procurado citar todos aquellos textos que son ampliamente aceptados a nivel de pases occidentales y. en particular, todos aquellos que sean de aplicacin en Espaa. Hemos renunciado a24

Tabla 1: Normas, campo y mbito de aplicacin

Normas y HD de CENELEC relativos a EMCCISPR, Dividida en la banda de frecuencias de 0,15 a 30 MHz. - Suplemento A. (1975) CISPR 2(1975) - Especificaciones para instrumentos de medida en la banda de frecuencias de 25 a 300 MHz. CISPR 3 (1975) - Especificaciones para instrumentos de medida en la banda de frecuencias de 10 a 150 kHz CISPR 4 (1967) - Especificaciones para dispositivos de medida en la banda de frecuencias de 300 a 1000 MHz - Suplemento A, (1975).


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CISPR 5 (1967) - Instrumentos de medida de RFI con detectores distintos de los de cuasi pic. CISPR 6 (1976) - Especificaciones para voltmetros de medida de audiofrecuencias. CISPR 7 (1969) - Recomendaciones de CISPR. - Modificacin 1,(1973). - Suplemento A. (1973) - Suplemento B. (1975). C/SPR 8 (1969) - Informes y estudios del CISPR. - Modificacin 1.(1973) - Suplemento A, (1973). - Suplemento b, (1975), modificado (1980). - Suplemento C. (1980). - Suplemento D.(1982). C/SPR 9 (/976) - Limites de RFI y corrientes de fuga segn CISPR y recomendaciones nacionales. C/SPR 10 (1976) - Reglas de organizacin y procedimientos de CISPR. C/SPR 11 (1975) - Lmites y mtodos de medida de RFI en equipos de radiofrecuencia industriales, mdicos y cientficos (ISM). - Modificacin 1. (1976). - Suplemento A. (1976). C/SPR 12 (1975) - Lmites y mtodos de medida de RFI producidas por sistemas de ignicin de vehculos a motor y otros. - Modificacin 1.(1986). C/SPR 13 (/97S) - Lmites y mtodos de medida de RFI en receptores de radiodifusin y televisin. - Correccin (1978) - Modificacin I, (1986) CISPR 14 (I975)

- Lmites y mtodos de medida de RFI producido por electrodomsticos, herramientas porttiles y aparatos elctricos similares. - Modificacin 1.(1987). CISPR 15 (I985) - Lmites y mtodos de medida de RFI producidas por lmparas fluorescentes y luminarias. CISPR 16 (I987) - Especificaciones para instrumentos de medida de RFI y mtodos de medida. (Sustituye en su mayor parte a las publicaciones nmeros I, 2, 4 y 5). CISPR 17 (I981) - Mtodos de medida de las caractersticas de los filtros y componentes para supresin de RFI. CISPR 18 (I982) - Caractersticas de RFI en lneas areas de alta tensin y equipos de alta tensin. - Parte I (1982): Descripcin del fenmeno. - Parte 2 (1982): Mtodos de medida y lmites. - Parte 3 (1986): Prcticas para minimizar RFI. C1SPR 19 (I983) - Empleo del mtodo de sustitucin para medida de radiacin de hornos de microondas por encima de 1GHz C1SPR 20 (I985) - Lmites y mtodos de medida de susceptibilidad a RFI de equipos de radio y TV. CISPR 21 (I985) - Interferencias en equipos mviles de radio en presencia de ruido de tipo impulsional. CISPR 22 (1985) - Lmites y mtodos de medida de RFI para equipos informticos (se aplica a equipos industriales). - Innovadora en el aspecto de exigir medidas de cuasi pico y valor medio.

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Normas UNE relativas a EMC19.10.1. Normas MIL-STD USA

TLA 061: Supresin de RFI en vehculos militares.

MIL-STD-188C: Equipos de comunicaciones militares. M1L-STD-188-124: Puesta a, masa, blindajes y pantallas. MIL-STD-220A: Medida de prdidas de insercin (pantallas). MIL-STD-285: Mtodos de medida de atenuacin para blindajes y chasis para equipos electrnicos MIL-STD-449D: Medida de caractersticas del espectro de RF. MIL-STD-461C: Requerimientos para el control de emisin y susceptibilidad a EMI MIL-STD-462: Medida de Interferencias EMI MIL-STD-463: Definiciones y unidades de medida EMI. MIL-STD-469: Requerimientos de diseo de equipos de radar. EMC MIL-STD-704A: Perturbaciones de red. MIL-STD-704B: Red de alimentacin en aviones MIL-STD-704D: Caractersticas y utilizacin de alimentacin de electrnica para aviones. MIL-STD-5087B: Proteccin de perturbacioneselctricas y descantas atmosfricas en sistemas aeroespaciales

Directivas europeas sobre EMCComo se ha indicado anteriormente, las directivas son reglamentaciones a nivel de CEE, cuyo propsito es ms el de evitar barreras tecnolgicas que el propiamente tcnico. As pues, la aportacin de estos documentos desde el punto de vista tcnico es prcticamente nula, basndose en su mayor parte en las normas CISPR. Directivas 72/245/EEC y 75/322/EEC Lmites y mtodos de medida de las caractersticas de perturbacin radioelctrica de los vehculos y dispositivos arrastrados por motores de encendido. Directivas 76/889 EEC, 82/499 EEC y 87/308 EEC Perturbaciones radioelctricas producidas por electrodomsticos, herramientas porttiles y otros equipos similares. Definiciones, lmites de perturbacin generada y mtodos de medida. La Directiva 87/499 substituye a la primitiva del ao 76 y la 87/308 modifica algunos aspectos. Basadas en las recomendaciones CISPR Publ. 14 Consideran slo la banda de frecuencia de 150 kHz a 300 MHz. Directivas 76/890 EEC. 82/500 EEC y 87/310 EEC Supresin de perturbaciones radioelctricas producidas por aparatos de iluminacin con Lmparas fluorescentes y luminarias. La Directiva 82/500 substituye a la primitiva del ao 76 y la 87/310 modifica algunos aspectos. Basadas en las recomendaciones CISPR Publ. 15 Directiva 86/361 EEC Seales emitidas por equipos terminales de telecomunicaciones y proteccin contra radiointerferencias. Definiciones, limites y mtodos de medida.

M1L-E-6051B: Sistemas para garantizar la EMC. MIL-E16400G: Equipos electrnicos, de comunicacin interior y de navegacin para buques. MIL-HDBK-235-1:Handbook sobre normalizacin de electrnica militar. Consideraciones ambientales y de diseo para equipos electrnicos militares.

19.10.2.

Normas VG (RF Alemania)

VG 0095 370: EMC de y en tos sistemas. VG 0095 371: EMC: Conceptos generales, definiciones y unidades. VG 0095 372: Resumen de EMC. VG 0095 373: EMC en equipos. VG 0095 374: EMC: Programas y mtodos. VG 0095 375: EMC. Gua para la construccin de sistemas. VG 0095 376: EMC: Gua para la construccin de equipos

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. SAEJ551C - EMC en vehculos con encendido por chispa (USA). SAEJ1113 - EMC en vehculos con encendido por chispa (USA). SAEJI2U - Prcticas recomendadas contra ESD (USA). NEMA Parte DC33 - Tests para reguladores electrnicos (USA).

Propuesta de Directiva 87/CJ22/06. Trata de recoger lodos los aspectos relativos a compatibilidad electromagntica. Reconoce a CENELEC como organismo de normalizacin competente en el mbito de dicha Directiva. Adopta bsicamente las recomendaciones del comit CISPR de IEC. Directiva 89/336 EEC Aproximacin de las legislaciones de los estados miembros relativas a la compatibilidad electromagntica. Intenta unificar en una sola directiva todos los requisitos de compatibilidad. Su entrada en vigor, prevista para principios de 1992, ha sido pospuesta.

DIN 45305 Parte 302 - Medida de inmunidad a campos KM en radio y televisin. La norma VDE 872 remite a sta en el tema citado DOD STD 1686 - Control y proteccin de ESD de componentes, subconjuntos y sistemas (Dpto. Defensa USA). DOD HANDBOOK-263 - Control y proteccin de ESD de componentes, subconjuntos y sistemas (Dpto. Defensa USA) Junto con MIL-STD-883C las normas DOD son las ms completas en el tema de proteccin contra ESD de componentes.

Disposiciones reglamentaras en EspaaLa disposicin ms reciente en el estado espaol en materia de proteccin contra perturbaciones la constituye el RD 138/1989 de 27-1-89 (BOE nm. 34 de 9-2-1991). En dicho real decreto se especifican las normas a cumplir para todo tipo de equipos e instalaciones con el fin de evitar la produccin de interferencias radioelctricas incluso de origen domestico o industrial. Este RD actualiza la nica disposicin vigente en Espaa, que era el Decreto 2000/1966 de 14-71966 (BOE nm. 192 de 12-81966), que queda derogado por la entrada en vigor del mencionado RD 138/1989.

CONCLUSIONDebido al gran avance en las tecnologas y con el pasar de los aos fueron apareciendo las consecuencias de tener equipos si normar, ni con un estudio previo para su manejo e instalacin. Es por este motivo que la unin europea luego de un esfuerzo de aos logro normalizar este gran problema para el rea de la electrnica, certificando y asentando las bases para la certificacin y manejo de estos dispositivos. Si bien es cierto existen energas electromagnticas que son dainas como las EMI estas no solo son generadas por el hombre sino tambin por la naturaleza, es importante como menguar estos efectos ya que exigen una mayor dificultad a la hora de combatirlos, un ruido y explosin solar dirigida a nuestro planeta afectara de manera catastrfica nuestros equipos ms seguros, su efecto sera como una bomba de EMI global, aunque sea apocalptico pensarlo as es necesario entender estos fenmenos con estudios a largo y corto plazo.

Otras normas relativas a EMCIndicamos aqu una serie de normas, algunas de ellas aplicables a sectores muy concretos, pero que dentro del sector aportan mtodos no recogidos en otras de aplicacin mis general. ANS C63.2, MP-4 - Instrumentacin y medidas de EMC (USA). ECE n. 10 - Supresin de RF1 en vehculos (Europa) ECMA TR/23 - Susceptibilidad a ESD (Europa).ECMA TR/23 - Susceptibilidad a ESD (Europa). FDA-MDS- 210-004 - EMC en equipos usados en medicina (USA).

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Para los estudios fue necesario la prctica y con ello los lamentables efectos como lo son en el rea aeronutica debido a telfonos y dispositivos electrnicos que afectan la cabina y el funcionamiento del avin, son casos que actualmente estn fuertemente restringido y para ello se tomaron medidas tanto sociales (como no usar telfonos ms que el autorizado en el avin) como tcnicas, usando jaulas de Faraday, aisladores, instalacin adecuada y otras medidas que permiten mayor tranquilidad en las reas de material delicado que depende del medio en que viaja la informacin en forma de OEM. Ya concluida esta investigacin y trabajo se logra el objetivo de saber ms aun sobre las definiciones, las normas, las tcnicas y la informacin referente a las OEM, al CEM y a las normas internacionales que ahora rigen nuestro sistema tcnico.

BIBLIOGRAFIA[1] Interferencias electromagnticas en sistemas electrnicos, Joseph Balcells, Barcelona, Espaa, 1992. [2]http://www.fomento.es/nr/rdonlyres/d70691 2e-b74e-4015-a027-a0c9424cd03f/39711. [3] Clayton R. Paul. Introduction to Electromagnetic Compatibility. Ed. John Wiley & Sons, Inc. Segunda edicin 2006.

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Compatibilidad electromagnetica

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