Misión Naval Venezolana en España

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¿QUÉ ES LA CEM? (II PARTE)

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Por: CC. José M. Antequera Valera

         Segunda parte del artículo sobre Compatibilidad Electromagnética.


 

 

Oficial superior egresado de la Escuela Naval de Venezuela en el año 1995, integrante de la promoción “Gral Rafael Urdaneta”, diplomado como Licenciado en Ciencias Navales. Cursó estudios de ingeniería eléctrica en la Universidad Nacional de las Fuerza Armada Nacional (UNEFA) de donde egresó con el titulo correspondiente en al año 2004. Actualmente se desempeña como Jefe del Área de Electricidad de la Comisión Inspectora para los Patrulleros Oceánicos de Vigilancia de la Zona Económica Exclusiva.

 

 

 

 

 

   

TÉCNICAS PARA LA CONSECUSIÓN DE LA CEM.

          En el artículo anterior se hizo referencia a las técnicas para la consecución de la compatibilidad electromagnética en el buque, a continuación se describen las mismas, las cuales están señaladas en los manuales de diseño e instalación tanto civiles como militares:

           1.- Conexiones equipotenciales y a masa: Cuando entre dos puntos de la estructura del buque, aislados entre sí e inmersos en el campo electromagnético generado por cualquier elemento radiante, se establece entre ellos una diferencia de potencial y un campo magnético. La magnitud del campo electrostático es mayor que la del campo magnético, ya que éste último se genera por el desplazamiento de cargas originado por el primero. Cuando la acumulación de cargas en los puntos haga alcanzar entre ellos una diferencia de potencial considerable, cualquier cambio aleatorio en el medio dieléctrico que los separa puede originar una descarga en arco o por contacto eléctrico que puede originar una perturbación o incluso un accidente. Cuando los puntos se conectan entre sí permanentemente con un medio conductor (conexión equipotencial), no se producen acumulaciones de carga electrostática entre los puntos y el flujo de corriente entre ellos es mínimo. Asimismo, la impedancia entre los puntos permanece constante y de un valor relativamente bajo siempre, eso sí, que las dimensiones de los elementos puestos en conexión equipotencial sean pequeñas con respecto a la longitud de onda de la frecuencia excitadora del campo electromagnético. La puesta a masa de un elemento lo une mediante una conexión equipotencial a un punto que tiene el mismo potencial que el resto de elementos que constituyen la masa eléctrica del buque. La puesta a masa es una herramienta muy eficaz para la reducción de perturbaciones. Los sistemas, equipos y componentes que puedan, potencialmente, causar o ser objeto de interferencias se ponen a masa a través de conexiones con la estructura del buque. Las armaduras y pantallas de los cables que ingresan en los armarios donde se alojan estos equipos son unidos a la estructura de dichos armarios en el punto de ingreso y, a través de la estructura, a masa por medio de conexiones adecuadas. Igualmente, las pantallas de los cables que salen a cubierta exterior en puntos sometidos al campo electromagnético de antenas deben ser puestas a masa en la misma salida al exterior. Con esto se intenta evitar el ingreso al interior del buque de energía de radiofrecuencia a través de la propia pantalla que actúa como antena receptora involuntaria. Por la misma razón, la jarcia firme, pasamanos y otros cables metálicos deben ser convenientemente puestos a masa a través de sus tensores. La puesta a masa se puede hacer por medio de soldadura, zuncho o atornillado.

           2.- Apantallamiento: La energía electromagnética que incide sobre la superficie de una pantalla de material conductor es parcialmente reflejada. Una considerable cantidad de la energía restante se atenúa en su tránsito por el interior de la pantalla hacia la pared exterior del medio conductor. Al llegar a esta pared exterior, parte de esta energía vuelve, por reflexión, al interior de la plancha, atenuándose igualmente. La atenuación de las ondas electromagnéticas en los metales es una función de:

  • La frecuencia de la onda electromagnética.
  • El espesor de la lámina de metal que constituye la pantalla.
  • La resistividad del material.
  • La permeabilidad relativa (para los materiales no magnéticos)

        Los objetivos de la colocación de pantallas electrostáticas son los siguientes:

  • Prevenir a un equipo de ser afectado por señales presentes en su entorno, potencialmente perturbadoras. Para ello, se confina el equipo en un recinto apantallado y puesto a masa para evitar que estas señales y campos electromagnéticos ingresen al interior del mismo a través de esta caja o armario apantallado, de las discontinuidades del mismo o de los cables de control y de fuerza que entran en dicho armario.
  • Confinar señales potencialmente perturbadoras producidas en el interior de un equipo o sistema en un espacio apantallado en el cual no pueda producir efectos indeseados en otros equipos susceptibles de perturbación que se encuentren en su entorno. Para ello, el armario o caja apantallada donde se confine este aparato deberá ser puesta a masa con especial atención a las discontinuidades de dicha caja (aberturas de puertas, rejillas de ventilación, salidas de cable, etc.)

        Si el material y el espesor de la pantalla son escogidos adecuadamente, las corrientes inducidas a un lado de la pantalla serán prácticamente anuladas en la cara exterior de la pantalla. La atenuación total debida a la reflexión y las pérdidas por absorción en el tránsito interior de la pantalla hará que la energía pasante por la pantalla sea despreciable a efectos de causar perturbaciones en el equipo o línea de transmisión por ella protegida. En efecto, al ser la atenuación una función de tipo exponencial, la energía pasante nunca será completamente absorbida, por ello, dependiendo de la aplicación, se trabaja con apantallamientos de atenuación entre 50 y 100 dB de manera que se optimiza entre los parámetros atenuación, peso, tamaño, rigidez mecánica y costo.

        3.- Segregación: En la proximidad de cables que conducen altas corrientes se producen campos electromagnéticos que inducen interferencias a modo de tensiones indeseables en circuitos que manejan bajos niveles de potencia, como son los de control o instrumentación. Esta inducción puede darse incluso por medio de otros circuitos que conducen un nivel medio de potencia como, por ejemplo, las alimentaciones de los equipos susceptibles de perturbación. Un método muy efectivo de reducir este tipo de acción perturbadora es el de separar en el buque los recorridos de los cables que conducen altas potencias de los que distribuyen esa potencia a los distintos consumidores y, asimismo, de los que conducen el cableado para circuitos de control, receptores de radiofrecuencia e instrumentación. De esta forma, en entornos de alta densidad electromagnética, es necesario clasificar los cables en tres tipos de categoría:

  • Cables perturbadores, pueden radiar energía electromagnética perturbadora.
  • Cables susceptibles de perturbación, pertenecen a circuitos que pueden verse afectados por perturbaciones que ingresen por dichos cables.
  • Cables neutros, por los rangos de potencia, frecuencia o debido al circuito al que pertenecen, ni radian energía perturbadora, ni una perturbación entrante por ellos alteraría el funcionamiento de los dispositivos conectados a él.

        La posibilidad de conciliar requisitos de espacio, minimización de recorrido de cables, funcionalidad de la disposición de aparatos eléctricos y electrónicos y evitar interferencias electromagnéticas por medio de una correcta situación de los distintos elementos atendiendo a la clasificación anterior, evita la aparición de fenómenos de perturbación electromagnética. Los paliativos de estas perturbaciones: filtrado, apantallamiento, etc. encarecen la obra en mayor grado que si se acomete el diseño atendiendo a criterios de compatibilidad. Una instalación correctamente planteada, desde su etapa de diseño, debe contemplar la posible necesidad de segregación de los distintos equipos y rutas de cableado para conseguir un entorno electromagnético compatible para evitar en lo posible apantallados y puestas a masa indiscriminados.

        4.- Filtrado: Siendo el entorno naval altamente complejo y denso en cuanto a generación de perturbaciones de cualquier tipo, raramente es posible eliminar dichas perturbaciones por los métodos anteriormente mencionados. El apantallamiento nunca es totalmente estanco a las radiaciones, ya que siempre existirá una vía de entrada o salida de la energía electromagnética hacia o desde el recinto que contiene el equipo perturbador o receptor de las perturbaciones. Son un ejemplo las antenas, los cables de alimentación o de control de los distintos equipos. La minimización de la transmisión o recepción de perturbaciones se realiza por medio de filtros de distinta disposición y naturaleza:

  • En el caso de líneas de transmisión de corrientes continuas o de baja frecuencia, que es el caso de, por ejemplo, las alimentaciones a los distintos equipos, los filtros se harán a partir de condensadores entre conductores o bien entre conductores y masa. Estos elementos poseen alta impedancia para las frecuencias bajas y no influyen en el funcionamiento del circuito ni en la transmisión de la potencia a baja frecuencia. Sin embargo, poseen baja impedancia para las frecuencias altas, por lo que son muy eficaces para la supresión de interferencias conducidas de media y alta frecuencia.
  • En el caso de que la potencia sea transmitida en el rango de radiofrecuencias, los condensadores no son directamente aplicables y los filtros deben estar constituidos por redes RL de una o varias etapas, que limiten la transmisión o recepción a las frecuencias a un ancho de banda concreto.

        Estas técnicas son usadas actualmente en la construcción naval tanto en buques civiles como militares; éstas disminuyen las perturbaciones electromagnéticas en los equipos; alcanzando así la Compatibilidad Electromagnética deseada entre los mismos.


Notas editoriales:    

 

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Última actualización el Jueves, 05 de Febrero de 2009 13:43