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Eduardo Mirón López
@EduardoMirónLpz

Todos hemos sufrido las interferencias y el ruido de fondo en las conversaciones telefónicas. Cuando los teléfonos móviles comenzaban a popularizarse era común saber que nos iban a llamar por el ruido que hacía la televisión o la radio si teníamos el móvil cerca. Todos esos son ejemplos de un problema de las telecomunicaciones modernas: las interferencias electromagnéticas, EMI por sus siglas en inglés.

Diagrama de ojo libre de ruido

Antes de poder entender en que consiste este fenómeno hay que aclarar algunos fundamentos físicos como es la relación entre corrientes eléctricas y campos magnéticos. Toda corriente eléctrica genera un campo magnético y todo flujo de campo magnéticos genera una corriente eléctrica en un circuito. El campo magnético generado por una corriente eléctrica es descrito por la ley Boit-Savart, que establece que la intensidad del campo magnético generado depende de la intensidad de la corriente eléctrica, así como de la dirección, longitud y proximidad al circuito eléctrico por el que la corriente circula. La corriente eléctrica generada por un flujo de campo magnético está definida en la ley Maxwell-Faraday, que afirma que la variación en el tiempo de un campo magnético genera un campo eléctrico (que en un circuito se traduce en que se establezca una corriente eléctrica).

Así pues, toda corriente genera un campo magnético y todo campo magnético que cambie con el tiempo (un flujo magnético) genera también una corriente eléctrica. Por tanto, si tenemos una corriente eléctrica que cambia con el tiempo, tendremos un campo magnéticos que también cambia y que inducirá corrientes en todo circuito eléctrico desprotegido. Esto es la principal fuente de problemas de EMI. Por poner un ejemplo, es posible que si usamos un teléfono inalámbrico cerca de un monitor de bebés, oigamos cuando marcamos un teléfono. Esto es debido a que el monitor de bebés tiene una antena y generalmente poca o ninguna protección ante EMI, por lo que la onda electromagnética mediante la que el teléfono se comunica con la base genera una corriente en el monitor que se traduce en sonido altavoz.

Interferencias EMI en un monitor generadas por un motor en funcionamiento

El principal problema es que las consecuencias de estas interferencias pueden variar entre un ligero ruido de fondo imperceptible en las señales o un daño catastrófico que inutilice el aparato. Este es un problema al que todo ingeniero que se dedique al diseño de hardware se enfrenta más temprano que tarde y la principal pregunta debe de ser ¿qué peligro supone el EMI para mi diseño? La respuesta dependerá de muchas cosas: entorno de funcionamiento, el peligro derivado de un fallo catastrófico del equipo…

Daños catastróficos en una tarjeta electrónica debidos a EMI

En cualquier caso, el EMI es algo que hay que combatir y para ello lo primero es conocer cómo ataca este enemigo. Hay tres formas por las que las interferencias van de la fuente a su víctima: radiadas, conducidas y acoplamiento inductivo. En las radiadas el flujo magnético existente afecta a un circuito desprotegido. En las conducidas la interferencia ya se ha convertido en corriente eléctrica y ha llegado al equipo a través de un cable o similar. El caso del acoplamiento inductivo es algo más complejo de entender sin grandes conocimientos de diseño eléctrico, pero es fácil de evitar para un diseñador.

Para protegerse de las EMI radiadas el concepto a aplicar es que sea otro el que se lleve las corrientes que inducen. Ese otro es realmente otra: la toma de tierra del equipo. Si rodeamos el equipo a proteger de una carcasa conductora unida a tierra, las corrientes se inducirán en ella y se irán a la mencionada tierra. Puede parecer difícil rodear por completo un equipo si queremos que tenga conectores, pero se puede. Un ejemplo es la antena de los televisores, que va hasta el conector por cable coaxial, un tipo de cable que explicado sencillamente tiene carcasa (aunque si alguna vez tenéis que referiros a ella, el término correcto es malla).

Detalle de la estructura de un cable coaxial

Las EMI conducidas son una pesadilla para todo diseñador electrónico. La forma de eliminarlas es con filtros, pero el diseño de estos filtros es muy complejo y su efectividad depende de las características de las interferencias del entorno de trabajo del equipo y estas son por lo general difíciles de determinar y cambiantes.

Todo ello supone que una buena protección contra EMI requiera de un buen diseñador y un gran esfuerzo por su parte, amén de encarecer el equipo por añadir elementos de protección. Todo ello se traduce en tiempo y eso significa dinero. Así que cuando un móvil que parecía igual de bueno que otro en cuanto a prestaciones, pero valía significativamente menos, tenga un ruido insufrible en la línea cuando hablamos mientras lo tenemos cargando (móvil he ahí a tu EMI por conducidas, EMI por conducidas he ahí a tu móvil), pensemos que la culpa no es de que el fabricante en cuestión diseñara mal aposta.

Continúa el camino...
Layla
Encelado
James Watt

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