Autor: Kumar V. Mahtani Mahtani (Profesor Ayudante en la Universidad Politécnica de Madrid y Profesor Visitante en la Universidad París-Saclay, Francia)
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La compatibilidad electromagnética (EMC) es un concepto fundamental en la ingeniería eléctrica y electrónica que garantiza el correcto funcionamiento de los dispositivos y sistemas eléctricos en presencia de campos electromagnéticos. En estos tiempos, la EMC se ha convertido en una disciplina crítica. La finalidad de la EMC es doble: evitar que un dispositivo genere interferencias electromagnéticas no deseadas y protegerlo contra las interferencias provenientes de otros equipos o del entorno. Lograr esta compatibilidad requiere un diseño cuidadoso y la implementación de diversas técnicas de control, como el apantallamiento, la puesta a tierra y el filtrado de señales.
El fenómeno central en la EMC es la interferencia electromagnética (EMI), que se refiere a cualquier perturbación electromagnética que degrade o interfiera con el funcionamiento de un sistema eléctrico. Esta interferencia puede ser continua, como las señales de radiofrecuencia o el ruido de banda ancha, o transitoria, como las descargas electrostáticas (ESD), los picos de tensión debidos a conmutaciones rápidas o incluso eventos extremos como rayos o impulsos electromagnéticos nucleares. La EMI no solo afecta la eficiencia de los sistemas, sino que también puede causar daños físicos en los componentes, lo que hace esencial su control en aplicaciones críticas.
Uno de los primeros conceptos a considerar en EMC es la emisión electromagnética, que es la energía radiada o conducida por un dispositivo. Estas emisiones pueden ser intencionales, como en los transmisores de radio, o no intencionales, como en los circuitos de conmutación de alta frecuencia. Minimizar las emisiones no deseadas es esencial para evitar interferencias con otros dispositivos. Por otro lado, la susceptibilidad electromagnética se refiere a la capacidad de un dispositivo para resistir la interferencia electromagnética externa. Un equipo con alta susceptibilidad es más propenso a malfuncionamientos cuando se expone a un entorno electromagnético hostil. La inmunidad, por el contrario, es la capacidad del equipo para operar correctamente en presencia de dicha interferencia.
El fenómeno de acoplamiento electromagnético es otro aspecto crítico de la EMC. Se refiere a la forma en que la energía electromagnética se transfiere de un sistema a otro, y puede ocurrir de diversas maneras: por radiación, conducción, inducción electromagnética o incluso a través de la capacitancia entre conductores cercanos. Comprender y controlar estos mecanismos de acoplamiento es esencial para diseñar sistemas que minimicen la interferencia.
Cable apantallado. Fuente: Electrónica BF.
Para mitigar la EMI, se aplican varias técnicas de diseño. Una de las más comunes es el apantallamiento electromagnético, que consiste en utilizar materiales conductores para bloquear o reducir la radiación electromagnética. Los cables y carcasas de los dispositivos pueden estar recubiertos con materiales conductores para evitar que las emisiones se propaguen. Sin embargo, los apantallamientos deben ser diseñados cuidadosamente, ya que incluso pequeños espacios o aberturas pueden permitir que la radiación escape. En este sentido, los juntas RF se utilizan para sellar las uniones en las carcasas, asegurando que no haya fugas de interferencia.
La puesta a tierra es otra técnica fundamental en el control de EMC. Se trata de establecer una conexión eléctrica directa con la tierra, lo que permite disipar las corrientes no deseadas y evitar que se acumulen cargas estáticas. Un sistema de puesta a tierra bien diseñado puede reducir significativamente la susceptibilidad de un equipo a la interferencia electromagnética. Además, la utilización de filtros EMI en las líneas de alimentación y señal permite eliminar las frecuencias no deseadas, mejorando la inmunidad del sistema.
Puesta a tierra. Fuente: Depositphotos.
A nivel histórico, los problemas de EMC comenzaron a ser evidentes con los primeros sistemas eléctricos, como los efectos de los rayos en los barcos y edificios del siglo XVIII, lo que llevó a la invención del pararrayos. Durante el siglo XIX, la expansión de la electricidad trajo nuevos desafíos, como los cortocircuitos y las descargas estáticas en minas de carbón, que causaban incendios y explosiones. Con el tiempo, la complejidad de los sistemas eléctricos y electrónicos aumentó, y con ella la necesidad de regulaciones más estrictas. En la década de 1970, con el crecimiento de la electrónica moderna, se introdujeron normativas internacionales que obligan a los fabricantes a garantizar que sus productos cumplen con los estándares de EMC.
Hoy en día, la compatibilidad electromagnética es más crítica que nunca. La proliferación de dispositivos electrónicos, desde teléfonos móviles hasta automóviles eléctricos, ha creado un entorno electromagnético cada vez más saturado. La ingeniería de EMC debe considerar no solo el diseño del dispositivo individual, sino también su interacción con otros sistemas en un entorno complejo. La tecnología moderna, como las comunicaciones inalámbricas y los sistemas de control industrial, requiere niveles de inmunidad mucho más altos para garantizar un funcionamiento fiable.
En última instancia, la EMC no solo es una cuestión técnica, sino también de seguridad y eficiencia. Los fallos causados por interferencias electromagnéticas pueden tener consecuencias graves, especialmente en aplicaciones críticas como la aviación, la medicina o las redes de energía. Por ello, los ingenieros eléctricos y electrónicos deben incorporar medidas de EMC desde las primeras fases del diseño, asegurando que los sistemas no solo cumplen con las normativas, sino que también son robustos frente a las perturbaciones del mundo real. La compatibilidad electromagnética es, en esencia, una garantía invisible que permite que el complejo entramado tecnológico de nuestra sociedad funcione sin interferencias.
Fuente:
https://slayson.com/what-is-electromagnetic-compatibility
