Soluciones para perturbaciones electromagnéticas industriales. (Parte 1/4)

Presentamos un articulo de las posibles soluciones ante un caso de perturbaciones electromagnéticas industriales. Este artículo ha sido desarrollado por nuestro departamento técnico y motivado por el gran volumen de consultas relacionadas con este problema tan común en cualquier entorno industrial.

INDICE

1. PROPÓSITO
2. INTRODUCCIÓN
3. HISTORIA BREVE DEL ELECTROMAGNETISMO
4.LAS LEYES FÍSICAS DEL ELECTROMAGNETISMO
4.1.Las ecuaciones de Maxwell y Lorentz
5.PERTURBACIONES, INTERFERENCIAS, ENTORNOS Y OTROS CONCEPTOS BÁSICOS. EMC
6.ORIGEN Y ANÁLISIS BREVE DE LOS PROBLEMAS DE PERTURBACIONES E INTERFERENCIAS E.M.
6.1.Tipos de perturbaciones/interferencias, según el origen de la interferencia
6.2.Según su naturaleza
6.3.Según la voluntad e intención de las emisiones
6.4.Tipos de acoplamientos según los mecanismos teóricos que permiten las transferencias de energía
6.5.Según el medio de propagación por el que ‘llegan’ a la víctima
6.6.Según el modo en que el circuito afectado capta la perturbación
6.7. Tipos de señal perturbadora según sus características
6.8. Tipos de víctimas o receptores de interferencias, según su naturaleza
6.9. Tipos de efectos sobre las víctimas o receptores de interferencias (artificiales)
6.10. Soluciones teóricas
6.11. Actores
6.12. Legislación y Normas
7. PROBLEMAS DE PERTURBACIONES/INTERFERENCIAS EN ENTORNO INDUSTRIAL
7.1. Introducción
7.2. Problemas habituales de perturbaciones/interferencias E.M. en entorno industrial
7.3. Estrategia
8. SOLUCIONES
9. REFERENCIAS

PROPÓSITO

En el mundo existe una inmensa bibliografía sobre electromagnetismo, y también sobre perturbaciones e interferencias electromagnéticas. Este último es un tema muy importante para la industria eléctrica/electrónica que genera mucha actividad. Existen incluso conferencias o simposios internacionales. También es un tema complejo y muy extenso. Asimismo, existe bibliografía sobre técnicas de localización y reparación de averías de equipos eléctricos y electrónicos.

El propósito de este artículo es facilitar una comprensión global, más sencilla y práctica que exhaustiva y rigurosa, sobre el tema de las perturbaciones e interferencias electromagnéticas, en sus múltiples aspectos (histórico, físico, técnico, legal, normativo …), de manera que el lector neófito se sienta agradablemente introducido en el tema, y sea capaz al final de entender el origen de los problemas y de pensar en cómo solucionarlo si tiene unos conocimientos mínimos de física, electricidad y magnetismo.

Hay una base común, mucho de lo que se expone es válido para cualquier tipo de actividad o entorno, aunque si se entra en detalles se puede ver que cada uno de ellos tiene sus particularidades.
Como fabricantes de instrumentos digitales de visualización, medida y control hemos dirigido siempre nuestros productos hacia las aplicaciones residencial, comercial e industrial, y hemos acumulado cierto conocimiento sobre los problemas de perturbaciones e interferencias electromagnéticas y posibles soluciones en estos entornos específicos, tanto en el diseño de nuestros equipos, como en la ayuda que desde el SAT podemos ofrecer a nuestros clientes para resolver sus problemas.

Perturbaciones electromagnéticas gráfico

INTRODUCCIÓN

Fotografía Isaac Newton
Isaac Newton

Dice la física clásica, la que arranca con Isaac Newton, y es anterior a la aparición de la mecánica cuántica de principios del siglo XX, que todo lo que hay en el Universo es materia, energía, espacio y tiempo. La materia es todo lo que tiene masa y ocupa un volumen, y la energía se define como la capacidad que tiene un cuerpo de producir trabajo.

La energía es en principio un concepto abstracto, una herramienta para describir el estado de un sistema físico, sin embargo, Einstein con su teoría de la relatividad especial estableció una equivalencia entre masa y energía con su famosa ecuación E=m·c^2 y la idea de que una puede transformarse en la otra, sobradamente demostradas por la física nuclear, lo que ha hecho que algunos piensen que es algo auténticamente real y diferente de la materia. Espacio y tiempo son conceptos muy intuitivos, aunque la física intenta entender qué son y como definirlos con precisión.

¿Esto es todo? En principio eso afirma la física clásica, sin embargo, y aunque está implícito en el concepto de energía, se debería destacar la existencia de las interacciones o fuerzas básicas: gravedad, electromagnetismo, nuclear fuerte y nuclear débil.

Estas fuerzas son las que hacen que las partículas de materia interaccionen entre sí. Y así la materia construye un Universo rico, con estructuras, con movimiento, con cambios, con vida … Nuestro Universo no sería el mismo sin el electromagnetismo.

Mas allá del mundo natural que el electromagnetismo ha contribuido a construir, es un fenómeno fundamental en la configuración del mundo moderno, el mundo tecnológico que ha transformado la vida de las personas en los últimos siglos.

Pero el mismo electromagnetismo con el que se construye todo esto tiene algunos inconvenientes. Unos son muy conocidos por todos, como el choque eléctrico, el peligro de propagación del fuego, etc. Y otros no lo son tanto. Entre estos últimos destacan por su importancia las interferencias.

En adelante usaremos indistintamente ‘electromagnético’ y el acrónimo E.M.

Fórmula Albert Einstein

HISTORIA BREVE DEL ELECTROMAGNETISMO

En la historia registrada del hombre, la primera mención sobre electricidad se encuentra en antiguos textos egipcios, del 2750 a.C., que hablan de peces eléctricos conocidos como ‘atronadores del Nilo’
Los antiguos griegos, romanos y árabes también mencionan a estos peces, cuyas descargas eléctricas se utilizaban como cura para los dolores de cabeza y gota. ¿Es el primer descubrimiento de la electricidad?
www.areatecnologia.com/electricidad/descubrimiento-de-la-electricidad.html

Posteriormente, sobre el 600 a.C., el filósofo griego Tales de Mileto investigaba el efecto triboeléctrico del ámbar. ¿Es el primer descubrimiento de la electricidad estática?
También investigó el magnetismo de la magnetita, conocida como piedra imán o imán natural, de la ciudad de Magnesia. ¿Es el primer descubrimiento del magnetismo?

En China, inventora de la brújula, la primera referencia al magnetismo, también por parte de la magnetita, se encuentra en un pergamino del siglo IV a.C.
En China, en el siglo IX d.C. se inventaba la brújula.
Y en el siglo XI d.C., el polímata chino Shen Kuo ofrecía una descripción de la brújula magnética en su libro Mengxi Bitan

En los siglos XVI – XVIII, con la Revolución Científica, comenzaban las primeras investigaciones meticulosas propias del método científico de los fenómenos eléctricos y magnéticos. Se podría destacar los siguientes hitos:

  • En 1600 el inglés William Gilbert publicaba su libro ‘De Magnete’, en donde utiliza la palabra latina electricus, derivada del griego elektron, que significa ámbar, y establece la diferencia entre los fenómenos eléctricos y magnéticos, cosa que ya había hecho previamente el italiano Gerolamo Cardano en 1550 en ’De Subtilitate’.
    También ideaba el primer electroscopio y descubría que la Tierra se comporta como un gran imán.
  • En 1747 el inglés Sir William Watson demostraba que una descarga de electricidad estática es una corriente eléctrica. Fue el primero en estudiar la propagación de corrientes en gases enrarecidos.
  • En 1752 el estadounidense Benjamin Franklin, con famoso su experimento de la cometa volando durante una tormenta, demostraba que los rayos eran descargas eléctricas de tipo electrostático. Más tarde inventaba el pararrayos.
  • En 1780 el italiano Luigi Galvani investigaba los efectos de la electricidad en los músculos de los animales. De sus discusiones con Alessandro Volta surgió la construcción de la primera pila.
  • En 1800 el italiano Alessandro Volta construía la primera pila o batería eléctrica, capaz de producir una corriente eléctrica constante, lo que iba a facilitar enormemente la realización de experimentos sobre electricidad y magnetismo

Popularmente se suele atribuir el descubrimiento de la electricidad a Benjamin Franklin, con su experimento de la cometa en 1752, o a Alessandro Volta, con su pila

Fotografía Clerk Maxwell
James Clerk Maxwell

En el siglo XIX el gran trabajo realizado por teóricos e ingenieros trajo el descubrimiento de las leyes fundamentales de la electricidad y el magnetismo, expresadas en las famosas cuatro ecuaciones del escocés James Clerk Maxwell, y trajo también el descubrimiento de gran cantidad de fenómenos y la invención de muchos aparatos, como el telégrafo, la dinamo, el motor eléctrico, la lámpara de incandescencia, el teléfono, la radio, la corriente alterna, el tubo de rayos catódicos, la televisión, los rayos X, etc.
Las leyes de Maxwell aún son válidas en la actualidad para describir los fenómenos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos macroscópicos y no relativistas.

Finalmente, todos estos estudios, descubrimientos e inventos permitieron extender la generación y distribución de electricidad, y el uso práctico de electricidad, magnetismo y electromagnetismo, lo que llevó a una importante transformación social en el siglo XX con implicaciones en la iluminación, las comunicaciones, los procesos industriales, los transportes, la sanidad, etc.
Por otra parte, científicos y técnicos han podido disponer cada vez de herramientas de investigación y desarrollo más potentes, lo que ha acelerado el progreso científico y tecnológico y ha hecho que la sociedad moderna esté en constante evolución.

La historia de las perturbaciones/interferencias electromagnéticas arranca poco después de la expansión de los usos de la corriente eléctrica. Las primeras aplicaciones, telégrafo e iluminación no dieron problemas. El teléfono trajo los primeros problemas, la diafonía, ‘la aparición de energía no deseada en un canal, debido a la presencia de una señal en otro canal, causada, por ejemplo, por inducción, conducción o no linealidad’ [IEV 722-15-03].

Con el tiempo los problemas crecieron y los gobiernos se vieron obligados a crear leyes y normas para tratar el asunto. Así nacieron la FCC en EEUU y la CISPR, en 1934, y en Alemania la VDE se encargaría del tema.

2 comentarios en “Soluciones para perturbaciones electromagnéticas industriales. (Parte 1/4)”

    1. Estimado Màrius, muchas gracias por tu interés en nuestro artículo, después de varias consultas, hemos podido detectar la necesidad de escribir sobre las perturbaciones electromagnéticas industriales y sus posibles soluciones. Hemos dividido este artículo en 4 partes para facilitar su lectura, ya que entendemos que es un tema extenso y con muchos matices. Nuestra intención ha sido tratarlo de una forma completa y global. Es por ello que no tenemos contemplado publicar el artículo completo por ahora, si no que sera lanzado por partes. Las publicaciones están previstas semanales, por lo que muy pronto podrás disfrutar del artículo completo.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.

Contact our official U.S.A distributor

NSI, NEAL SYSTEMS INC.

Web page: https://www.nealsystems.com
E-mail: sales@nealsystems.com

Ir arriba

Si continuas utilizando este sitio aceptas el uso de cookies. más información

Los ajustes de cookies de esta web están configurados para "permitir cookies" y así ofrecerte la mejor experiencia de navegación posible. Si sigues utilizando esta web sin cambiar tus ajustes de cookies o haces clic en "Aceptar" estarás dando tu consentimiento a esto.

Cerrar