¿Qué es la interferencia electromagnética?

¿Qué es la Interferencia Electromagnética?

Definición de Interferencia Electromagnética

La interferencia electromagnética (EMI) se define como una perturbación que afecta a un circuito eléctrico debido a la inducción o radiación electromagnética.

La interferencia electromagnética (EMI) se define como una interrupción en un circuito eléctrico debido a la inducción electromagnética o a la radiación electromagnética externa. Ocurre cuando los campos electromagnéticos de un dispositivo interfieren con otro dispositivo.

Las ondas electromagnéticas (EM) se crean cuando un campo eléctrico interactúa con un campo magnético. Viajan a una velocidad de 3,0 × 10^8 m/s en el vacío. Las ondas EM pueden moverse a través del aire, agua, sólidos o incluso en el vacío.

La figura a continuación muestra el espectro EM utilizado para representar diversos tipos de energía EM según sus frecuencias (o longitudes de onda). La EMI es enfrentada por todos nosotros en nuestra vida diaria y se espera que enfrente una inflación exponencial en el futuro debido al creciente número de dispositivos inalámbricos y estándares, incluyendo teléfonos celulares, GPS, Bluetooth, Wi-Fi y comunicación de campo cercano (NFC).

La EMI puede ocurrir en un amplio rango del espectro electromagnético, incluyendo las frecuencias de radio y microondas. Perturba otros dispositivos eléctricos. Cualquier dispositivo con corrientes eléctricas cambiantes rápidamente puede producir emisiones electromagnéticas.

Por lo tanto, la emisión de un objeto "interfiere" con la emisión de otro objeto. Cuando una EMI interfere con otra, resulta en la distorsión de los Campos Electromagnéticos. La radiación electromagnética puede interferir y perturbarse entre sí, incluso si no están en la misma frecuencia. Esta interferencia puede escucharse en radios cuando se cambian las frecuencias y en TV cuando la señal se distorsiona, la imagen se vuelve perturbada. Por lo tanto, en el espectro de frecuencia de radio, la EMI también se conoce como Interferencia de Frecuencia de Radio.

La EMI puede afectar fácilmente el funcionamiento de un dispositivo electrónico. En general, dado que hay un flujo de electricidad a través de los circuitos en los dispositivos electrónicos, tiende a crear cierta cantidad de radiación electromagnética. La energía creada por el dispositivo 1 se propaga a través del aire como radiación o se acopla a los cables del dispositivo 2. Esto resulta en el mal funcionamiento del dispositivo 2. La energía del dispositivo 1 que interfiere con la operación del dispositivo 2 se conoce como Interferencia Electromagnética.

Causas de la EMI

La EMI puede provenir de diversas fuentes, incluyendo eventos naturales como rayos y fuentes hechas por humanos como equipos industriales.

• Transmisión de TV

• Radio AM, FM y Satelital

• Tormenta solar magnética

• Relámpagos que destellan como alta tensión y alta corriente

• Radar de aeropuerto, Descarga Electrostática y Ruido Blanco

• Fuentes de alimentación de modo conmutado

• Soldadores de arco, Cepillos de motor y Contactos Eléctricos

Tipos de EMI

EMI hecha por humanos

La EMI hecha por humanos ocurre desde otro dispositivo electrónico fabricado. Este tipo de interferencia ocurre cuando dos señales se acercan entre sí o cuando múltiples señales pasan a través de un dispositivo a las mismas frecuencias. Un buen ejemplo es cuando la radio en el coche capta dos estaciones simultáneamente.

EMI natural

Este tipo de EMI también afecta a los dispositivos, pero no son hechas por humanos, sino que ocurren debido a fenómenos naturales en la Tierra y el espacio, como rayos, tormentas eléctricas, ruido cósmico, etc.

El segundo método de clasificación se basa en la duración de la EMI. Duración de la interferencia significa el período de tiempo durante el cual el dispositivo experimenta interferencia.

EMI continua

Cuando una fuente emite EMI de manera continua, se conoce como EMI continua. La fuente puede ser hecha por humanos o natural. La EMI ocurre debido a un mecanismo de acoplamiento largo entre la fuente de EMI y el receptor. Este tipo de EMI surge de fuentes como un circuito que emite una señal continua.

EMI de impulso

Estos tipos de EMI ocurren por una duración muy corta, como pulsos. Por lo tanto, se conoce como EMI de impulso. La fuente puede ser natural o hecha por humanos, como el tipo continuo de EMI. Ejemplos buenos para entender son los ruidos escuchados de interruptores, iluminación, etc., que emiten señales que podrían causar una perturbación en voltaje y corriente.

El tercer método de clasificación se basa en el ancho de banda de la EMI. El ancho de banda de la EMI se refiere al rango de frecuencia experimentado por la EMI. Basado en esto, la EMI se divide en dos tipos: EMI de banda estrecha y EMI de banda ancha.

EMI de banda estrecha

Este tipo de EMI ocurre en una sola frecuencia que se genera desde un oscilador. También puede ocurrir debido a diferentes tipos de distorsión en un transmisor. Generalmente, en el sistema de comunicaciones, la EMI de banda estrecha juega un papel muy menor y se puede corregir fácilmente. Sin embargo, el límite de interferencia debe controlarse dentro de los límites.

EMI de banda ancha

La principal diferencia con la EMI de banda estrecha es que este tipo de EMI no ocurre en una sola frecuencia. Al observar el espectro magnético, este tipo de EMI cubre un amplio espectro y existe en diferentes formas. La fuente puede ser natural o hecha por humanos. Un ejemplo de fuente hecha por humanos es la soldadura por arco, en la cual se emite chispa de manera continua. De manera similar, un ejemplo de fuente natural es el apagón solar para un sistema de TV por satélite.

Mecanismos de acoplamiento de EMI

El mecanismo de acoplamiento de EMI ayuda a entender cómo la EMI se genera desde la fuente y llega al receptor. Para corregir los problemas que ocurren debido a la EMI, es necesario comprender claramente la naturaleza de la EMI y cómo se acopla desde la fuente al receptor. Algunos tipos de acoplamiento son Conducción, Radiación, Capacitivo e Inductivo. Al comprender los mecanismos de acoplamiento, se puede reducir la EMI tomando medidas para reducir el acoplamiento y el nivel de interferencia.

Acoplamiento por conducción

El acoplamiento por conducción ocurre cuando las emisiones de EMI viajan a lo largo de conductores, cables y cables que conectan la fuente y el receptor. Cuando hay conducción a lo largo de la ruta por la cual viajan las señales, ocurren emisiones conducidas y esto se entiende como EMI conducida. Puede aparecer a lo largo de las líneas de alimentación o cualquier cable de interconexión. La conducción puede ocurrir en uno de dos modos,

Modo común

La EMI ocurre cuando el ruido se desarrolla en la misma fase cuando se utilizan dos conductores. Ej: + y - de un cable de alimentación

Modo diferencial

Cuando se utilizan dos conductores, cuando el ruido está fuera de fase en los conductores, se dice que opera en modo diferencial.

Acoplamiento por radiación

El tipo más común de acoplamiento que ocurre cuando la fuente y el receptor están separados por una gran distancia que es mayor que una longitud de onda. No hay contacto físico entre la fuente y el receptor ya que la EMI se irradia a través del espacio al receptor. Por lo tanto, cuando la señal no deseada se transfiere de la fuente al receptor mediante la técnica de radiación a través del espacio, se conoce como EMI irradiada.

Acoplamiento capacitivo

Este tipo de acoplamiento se logra entre dos dispositivos conectados. Ocurre cuando un voltaje que cambia desde una fuente, transfiera capacitivamente la carga a la víctima.

Acoplamiento inductivo

Cuando un conductor induce interferencias en otro conductor que está colocado cerca, basado en el principio de inducción electromagnética, produce EMI conocida como EMI acoplada magnéticamente. En términos simples, cuando hay un campo magnético variable presente entre la fuente y la víctima, se inducirá una corriente suficiente en la circuitería de la víctima. Esto resulta en la transferencia de señal de la fuente a la víctima.

Mecanismos de acoplamiento de EMI

La EMI puede transferirse de una fuente a un receptor a través de conducción, radiación, acoplamiento capacitivo e inductivo.

Reducir la EMI

Tierra de puesta a tierra

En la industria, las señales y las corrientes de retorno se llevan utilizando sistemas de puesta a tierra. También forman referencias para circuitos analógicos y digitales, protegiendo así a los humanos y equipos de fallos y rayos. Cuando la corriente fluye en el sistema de puesta a tierra, causa diferencias de potencial.

Cuando un rayo golpea, causa una diferencia de potencial en unidades de miles de voltios. Desde el inicio del diseño del circuito, el sistema de puesta a tierra debe considerarse para que el sistema funcione con los requisitos de seguridad necesarios. Al dibujar una puesta a tierra o solucionar un problema de puesta a tierra, primero se requiere determinar dónde está pasando la corriente.

Cuando varios tipos de puestas a tierra coinciden, la corriente puede no regresar por el camino asumido. Una puesta a tierra adecuada depende de varios factores, como las frecuencias y impedancias, la longitud de cableado requerida y cuestiones de seguridad.

El tipo de puesta a tierra más beneficioso para aplicaciones de baja frecuencia es la puesta a tierra de un solo punto, como se muestra en la figura a continuación. Cuando se utiliza circuitos sensibles o cableado en conexión en serie o en cadena, se debe evitar porque las corrientes de retorno de los tres circuitos fluyen a través de las impedancias comunes que unen los circuitos.

De la figura, se ve que el potencial de tierra del circuito 1 no solo se define por su corriente de retorno a través de la impedancia Z1, sino también por las corrientes de retorno de los circuitos 2 y 3 a través de la misma impedancia. Esta influencia se llama acoplamiento de impedancia común y es un medio fundamental de acoplamiento de ruido.

Para evitar este problema, se prefiere una conexión en paralelo para la puesta a tierra. Generalmente, es más complicado y costoso de implementar debido a la cantidad de cableado requerido. La mayoría de los sistemas utilizan una mez