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COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA

PRESENTADO POR: DANIEL ALEJANDRO QUIROGA DAZA

Código: 20082007006

HECTOR JAIME MEDINA URREGO

Código: 20082007050

TIPO DE TRABAJO: BITACORA I

ENERGIA III

PRESENTADO A: WILLIAM ALFONSO RIAÑO MALDONADO

Magister Finanzas y sistemas

Ingeniero Electricista

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERIA

PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERIA ELECTRICA

12 de abril de 2013

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TABLA DE CONTENIDOS

1. ANTECEDENTES HISTORICOS COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA………...3 2. FUENTES ARTIFICIALES Y NATURALES ECM……………………………………………4 3. TIPOS DE INTERFERENCIA ELECTROMAGNETICA...…………………………………5

3.1. INTERFERENCIA CONDUCIDA…………………………………………………….5 3.2. INTERFERENCIA RADIADA………………………………………………………...5

3.2.1. INTERFERENCIA ACOPLE CAPACITIVO…………………………………….5 3.2.2. INTERFERENCIA ACOPLE INDCUTIVO…………………..………………….5

4. NORMATIVIDAD RELACIONADA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA……....6 4.1. INSTITUCIONES REGULADORAS…………………………………………………6 4.2. ORGANISMOS DE NORMALIZACIÓN…………………………………………….6 4.3. NORMATIVIDAD TECNICA………………………………………………………….7

4.3.1. NTC-IEC 61000-1-1………………………………………………………………7 4.3.2. NTC 5000……………………………………………………………………….…7 4.3.3. IEC 61000………………………………………………………………………….7

4.3.3.1. IEC 61000-2-4 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA……..…8 4.3.3.2. IEC 61000-3-2 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA………..8

4.3.4. IEEE……………………………………………………………………………..…8

4.3.4.1. IEEE 519-1992……………………………………………………………8 4.3.4.2. IEEE 1159-1995………………………………………………………….9 4.3.4.3. IEEE 1613…………………………………………………………………9

4.4. NORMATIVIDAD SUBESTACIONES………………………………………………9

5. LIMITES DE INMUNIDAD Y LIMITE EMISION…………………...…………………..10

5.1. NIVEL DE INMUNIDAD……………………………………………………………..10

5.2. LIMITE EMISION……………………………………………………...……………..10

5.2.1.1. NIVEL DE EMISION……………………………………………………10

5.3. NIVEL DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA………………………...10

5.4. NIVEL DE PERTURBACION……………………………………………………….11

5.5. RELACIÓN ENTRE LOS NIVELES DE COMPATIBILIDAD, INMUNIDAD,

PLANIFICACIÓN Y EMISIÓN………………………………………………………11

6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS………………………………………………….12

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1. ANTECEDENTES HISTORICOS COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA

“En 1895 logra enviar por primera vez señales inalámbricas a una distancia de

milla y media, convirtiéndose así prácticamente en el inventor del primer sistema

de telegrafía sin cables.

En 1901, Marconi se convenció de que las ondas hertzianas seguirían la curvatura

de la Tierra, en lugar de radiar en línea recta como se esperaba de ellas. Por

tanto, el 12 de diciembre de aquel año, envió señales a través del Atlántico del

extremo sudoeste de Inglaterra, hacia Terranova, a una distancia de 2,100 millas.

En 1902, fue el primero en demostrar el efecto luz del día en las comunicaciones

inalámbricas y ese mismo año patento su detector magnético, con el que funcionó

la telegrafía sin hilos por mucho tiempo. Así pudo establecer un sistema de haces

para la comunicación a larga distancia.

Aplicó las microondas de radio a la navegación y en 1935, dio una demostración

práctica de los principios del radar.

En 1901, la primera transmisión transatlántica se hizo mediante una maya de

cables de cobre. Los únicos receptores del momento eran de radio y

espacialmente muy alejados por lo que los problemas de interferencia eran

simples.

Tras este suceso, en los Estados Unidos se registra un desarrollo vertiginoso en la

autoconstrucción y experimentación de aparatos TSF (telegrafía sin hilos)

Las interferencias de radio por motores eléctricos y diversas instalaciones ya

fueron patentes hacia 1930.

Durante la segunda Guerra Mundial, el empleo de aparatos electrónicos, como

radios, radares o dispositivos de navegación se incrementó considerablemente y

con ellos los problemas de compatibilidad entre los distintos aparatos. De todos

modos los problemas de interferencia eran relativamente fáciles de resolver,

debido a la baja sofisticación de los equipos.

Dichos problemas considerados como de interferencia electromagnética o EMI

(Electromag-- netic Interference) comenzaron a evidenciarse , cuando los sistemas

de comunicación, los radares, los controles de vuelo de aviones de combate y los

sistemas de puntería de armamento pesado entre otros, se convierten en

elementos estratégicos a los efectos de la supremacía militar. El adecuado

funcionamiento de tales equipos en las condiciones ambientales adversas desde

el punto de vista electromagnético cobró así una importancia extrema.

1950 transistores bipolares En Laboratorios de la Bell Telephone se desarrolla el

transistor, un microdispositivo revolucionario ideado en base a las propiedades de

materiales semiconductores tales como el silicio y el germanio. Esta invención

desplazará a los tubos de vacío empleados en electrónica posibilitando la rápida

miniaturización de los equipos y permitiendo dar un paso de calidad impensable en

términos de eficiencia. Sus tiempos de operación pasan a medirse en

microsegundos. .

1960 circuitos integrados

1970 microprocesadores

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La construcción del primer ordenador digital con circuitos integrados a principios

de los 70 fue el pistoletazo de salida para reemplazar el procesado de señales

analógicas a digitales. Desde entonces la miniaturización de circuitos integrados

hace que en un solo aparato las posibles fuentes de ruido sean muy elevadas.

En 1933 la Commission Electrotechnique Internationale (CEI) presentó las

primeras normas sobre emisión de interferencias y creó el CISPR (Comité

International Spécial des Perturbations Radioélectriques) para desarrollar y ampliar

estas normas.

A partir de los años 70,tras las innovaciones de la Segunda Guerra Mundial, las

primeras regulaciones más estrictas estatales referentes a la EMC aparecen en los

EEUU (Federal communications Commission FCC) y en Europa (CISPR)ambas

con características análogas.

Otros organismos nacionales e internacionales produjeron directivas y normas, de

las cuales la más conocida es la de la Comunidad Europea de 1989, que agregó

reglas de inmunidad.” 1

2. “FUENTES ARTIFICIALES Y NATURALES “ 2

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3. TIPOS DE INTERFERENCIA ELECTROMAGNETICA 3.1. INTERFERENCIA CONDUCIDA

“Las perturbaciones conducidas, se transmiten a través de los “conductores” eléctricos. Por lo tanto, pueden transmitirse por: líneas de alimentación internas o red de distribución, cables de control, cables de transmisión de datos, bus, cables de masas, tierra, capacidades parásitas. Por una conexión bifilar (2 hilos), una señal (útil o parásita) puede transmitirse de dos formas: MODO DIFERENCIAL Y MODO COMÚN”3

3.2. INTERFERENCIA RADIADA Las perturbaciones radiadas se transmiten por el medio ambiente (aire). La interferencia radiada se realiza mediante el campo electromagnético de radiación esto significa cuando la distancia de propagación es mayor al cociente de la longitud de onda y 2π.

FIGURA 2. Interferencia Conducida.

FIGURA 3. “Acoplamientos por radiacion” 3

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Según la naturaleza de la perturbación emitida, los acoplamientos pueden ser de dos tipos

Acoplamiento Inductivo

Acoplamiento Capacitivo

3.2.1. INTERFERENCIA ACOPLE CAPACITIVO “Siempre existe una capacidad no nula, CAPACIDAD PARÁSITA “C”, entre un circuito eléctrico (cable, componente) y otro circuito cercano (conductor, masa). Cualquier diferencia de potencial “U” variable entre estos dos circuitos genera una corriente eléctrica que circula de uno hacia otro a través del aislante (el aire).” 3

Este acoplamiento se presenta a través del campo eléctrico.

3.2.2. INTERFERENCIA ACOPLE INDUCTIVO

“Si por un conductor eléctrico circula una corriente i elevada, se genera un campo

magnético que irradia alrededor del conductor. Principalmente la generan los circuitos de

potencia (que conducen corrientes elevadas) > 10 A

Siempre que un conductor eléctrico en forma de espira de superficie S se encuentre

inmerso en un campo magnético variable aparece en sus bornas una tensión U alterna.”3

Este acoplamiento se presenta a través del campo Magnetico. 4. NORMATIVIDAD RELACIONADA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA

4.1. INSTITUCIONES REGULADORAS. Comisión Federal de las Comunicaciones (FCC, Estados Unidos de América). Comisión Europea (marcado CE). Consejo de Control Voluntario de Interferencias (VCCI, Japón). Estándar australiano/neozelandés (AS/NZS, Australia y Nueva Zelanda).

4.2. ORGANISMOS DE NORMALIZACIÓN Comisión Electrotécnica Internacional (CEI o IEC). Comité europeo de normalización (CEN). Comité Europeo de Normalización Electrotécnica (CENELEC). Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR). Comité Internacional Especial de Perturbaciones Radioeléctricas (CISPR). Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI). Institución Británica de Normas (BSI). Asociación para Tecnologías Eléctrica, Electrónica y de la Información (VDE, Alemania). Normalización y Certificación Electrónica, A.C. en México.

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4.3. NORMA TÉCNICA

4.3.1. NTC-IEC 61000-1-1

“Esta norma describe e interpreta diversos términos considerados como de importancia básica para los conceptos y la aplicación en el diseño y evaluación de dispositivo, equipos o sistemas Compatibles Electromagnéticamente. Además se resalta la diferencia entre ensayos de la compatibilidad electromagnética (CEM) realizados en una instalación normalizada y los que se llevan a cabo en el sitio en que se instala un dispositivo equipo o sistema.” 4

4.3.2. NTC 5000

“Calidad de la Potencia Eléctrica Entre las normas actualmente utilizadas o en desarrollo sobre calidad de potencia y compatibilidad electromagnética se ha dado prioridad a la norma EN 50160 de la Comisión Europea de Normalización Electrotécnica – CENELEC. Esta norma describe las características de tensión suministrada al cliente en el punto de acometida para sistemas de distribución de media y baja tensión (véase NTC 1340), bajo condiciones normales de operación.”4

4.3.3. IEC 61000

“Es importante hacer notar que muy pocas de las normas que prevé desarrollar la IEC han sido escritas realmente y aquellas que han llegado a proponerse han resultado en Reportes Técnicos o Guía Técnicas sin llegar a ser emitidas como Normas Técnicas debido a que su contenido es muy controvertible. Por ejemplo, tomó casi 10 años para llegar a la aprobación de la IEC 61000-2-2 (la cual recoge algunos elementos de la IEC 555-2) y aún hay preguntas sobre cuándo será realmente implementada.”4

Tabla 1. IEC 61000 “Compatibilidad Electromagnética”.

PARTE TITULO FUNCIÓN

I Generalidades -Consideraciones generales (introducción,

principios fundamentales) -Definiciones, terminología

II Entorno – Descripción del entorno – Clasificación del entorno – Niveles de compatibilidad

III Limites – Límites de emisión – Límites de inmunidad

IV Técnicas de ensayo y de medid

Técnicas de medida – Técnicas de ensayo

V Guías de instalación y de atenuación

– Guías de instalación – Métodos y dispositivos de

atenuación

VI Normas Genéricas

IX Misceláneos

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4.3.3.1. IEC 61000-2-4 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA

Clases de Entorno Electromagnético:

Clase 1: se relaciona con el uso de equipos muy sensibles a perturbaciones de redes de suministro, por ejemplo instrumentación de laboratorios tecnológicos.

Clase 2: Esta clase se aplica a los puntos de conexión común y puntos de conexión interior en el entorno industrial en general.

Clase 3: Esta clase se aplica solo a los puntos de conexión interior en entornos industriales. Se considera esta clase cuando se presenta alguna de las siguientes condiciones: la mayor parte de la carga se alimenta a través de convertidores, presencia de equipos de soldadura o grandes motores con arranques frecuentes, o cargas que varían rápidamente.

4.3.3.2. IEC 61000-3-2 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA Los equipos se clasifican en cuatro grupos:

Clase A: Equipos trifásicos equilibrados y todos los demás equipos excepto los incluidos en una de las siguientes clases siguientes.

Clase B: Herramientas portátiles

Clase C: Equipos de iluminación, incluyendo dispositivos reguladores.

Clase D: Equipos que tengan una corriente de entrada con una forma de onda especial y con una potencia activa de entrada P ≤ 600 W

4.3.4. IEEE

“La primera versión de la recomendación IEEE es anterior a cualquier otro documento sobre el tema, fue en 1974 cuando iniciaron a consolidar la guía como producto de varios años de trabajo en este campo. La IEC inició sus discusiones en 1977 y publicó la serie IEC 555 en 1982. Las implicaciones sobre en qué momento se iniciaron los estudios, tiene que ver con la evolución de la tecnología,, debido a que en la actualidad existen muchos elementos nuevos que hacen que el comportamiento de los fenómenos se vea afectado.” 4

4.3.4.1. IEEE 519-1992

“Es importante apreciar que estos valores se refieren a la recomendación para el diseño del sistema en el peor caso de operación normal (últimas condiciones para mas de una hora). Para periodos más cortos los límites pueden ser excedidos en un 50%. Se recomienda también que la corriente de carga sea calculada como la corriente promedio de la demanda máxima para los doce meses precedentes.” 4

4.3.4.2. IEEE 1159-1995 Fue desarrollada para dar una guía general de mediciones y definiciones para las Diferentes categorías de calidad de la potencia. IEEE ha organizado para instrumentación la (1159.1), caracterización de fenómenos (1159.2) y formatos de intercambio (1159.3.

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4.4. NORMATIVIDAD SUBESTACIONES. La certificación IEC 61850-3 asegura inmunidad ambiental y EMI de dispositivos de red utilizados en subestaciones mientras que el IEEE 1613 detalla requerimientos ambientales y de prueba para dispositivos de comunicación en redes La IEEE1613 Define condiciones que deben cumplir los equipos para trabajo en subestaciones. ANSI/IEEE C37.90X e IEC60255 norma para relés y sistemas de rele asociado con aparato de energía eléctrica. Define los tipos de prueba diseñados para simular los fenómenos interferencia electromagnética.

Influencia variaciones de inducción

Descargas Electrostáticas

Interferencia radio Comunicación

Elevación de potencial de tierra debido fallas sobre corrientes dentro de subestaciones y descarga rayos.

5. LIMITES DE INMUNIDAD Y LIMITE EMISION

5.1. NIVEL DE INMUNIDAD

Nivel de una perturbación electromagnética de un tipo dado y medida de una manera

específica, qué puede soportar un aparato, dispositivo o sistema, de modo que no

provoque ninguna degradación en su funcionamiento.

Tabla 2. Índices de Inmunidad de Equipos

Índice Descripción Ejemplos

I Inmunidad Alta -Motores -Transformadores

-Lámparas Incandescentes -Cargas Resistivas

II Inmunidad Moderada -Balastos Electrónicos -Relés Electromagnéticos

-PLC y ASD

III Inmunidad Baja -Comunicaciones -Equipamiento Procesador

de datos -Equipamiento Medico

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5.2. LIMITE EMISION “Valor máximo admitido del nivel de emisión (nivel normalizado de emisión que un dispositivo no debe superar)” 5

5.2.1. NIVEL DE EMISION “Nivel de una perturbación electromagnética de un tipo dado y medida de una manera específica, emitida por un dispositivo, aparato o sistema particular.”5

5.3. NIVEL DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA

Grafica 1. “Nivel de Compatibilidad Electromagnética”5

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5.4. NIVEL DE PERTURBACION

Grafica 2. “Nivel de Pertubacion”5

5.5. RELACIÓN ENTRE LOS NIVELES DE COMPATIBILIDAD, INMUNIDAD,

PLANIFICACIÓN Y EMISIÓN

Grafica 3. “Relación entre los niveles de compatibilidad, inmunidad, planificación y

emisión”

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6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

[1].““Introduction to electromagnetic Compatibility” ”Clayton R. Paul. Capítulo primero

[2]. Mesa Ledesma F. (2000), Nociones teóricas de Compatibilidad Electromagnética

Copyright ©2000 [en línea] : http://departamento.us.es/dfisap1/mesa/emc/emc.pdf.

[3].Modo de transmisión de las perturbaciones Electromagnéticas [en línea]:

http://www.donsion.org/calidad/cc1/c1-4.pdf.

[4]. http://ewh.ieee.org/sb/colombia/uis/eventos/past/files/jti02.pdf

[5]. http://www.donsion.org/calidad/cc1/c1-6.pdf