Ruidos electromagnéticos en la industria.

Las interferencias electromagnéticas se suelen producir con gran frecuencia en entornos industriales y pueden afectar negativamente en señales de instrumentación. A continuación presentaremos una serie de consejos que podrían servir de ayuda para garantizar mediciones precisas en entornos con alto nivel de interferencias eléctrica.

Entre las fuentes de EMI que podríamos encontrar con mayor frecuencia en entornos industriales podrían destacar las siguientes: iluminación, descarga electroestática, balastros para bombillas fluorescentes, soldadura por arco, transmisores-receptores, cableado de alimentación, fuentes de alimentación conmutables, generadores CA y CC, motores CA y CC, contactos auxiliares y de alimentación, controladores de calentador SCR, unidades de frecuencia variable, etc.

Efectos negativos del Ruido Eléctrico

Como ya sabemos, las interferencias electromagnéticas son producidas con mucha frecuencia en entornos industriales y pueden afectar negativamente en los equipos de instrumentación.

Los efectos que podrían causar estos fenómenos electromagnéticos son muy variables, con efectos particulares en nuestros equipos y en sus señales producidas.

A continuación veremos ejemplos de efectos perjudiciales provocados por la interferencia electromagnética.

•  Problemas de vídeo en pantallas, como rayas y barras.

Es fácil asociar este síntoma erróneamente a un signo de equipo defectuoso, pero la causa en realidad podría ser algo más complicado y originarse gracias a una mala conexión a tierra y el cableado de sus instalaciones. 

•  Problemas de audio.

 Como se indicó anteriormente, es muy probable que los usuarios asocien estos síntomas a equipos defectuosos, cuando el problema podría ser gracias a una contaminación electromagnética.

•  Interferencia de la PC y mal funcionamiento, incluyendo paradas y problemas de red aleatorios.

Estos efectos surgen comúnmente en las redes de computadoras. Por ejemplo, las computadoras alimentadas por CA presentan una conexión común entre sí por medio del cable de tierra y el cableado común del edificio y/o cables de comunicación de datos.

Esta conexión de múltiples rutas entre los circuitos del computador, permiten generar bucles de tierra que pueden causar daños en el equipo por el ruido de tierra entre sistemas.

•  Caídas de datos y brechas de descarga.

Si se está trabajando en una aplicación en donde tenemos presente una recopilación de datos, a menudo se ven interrupciones en el progreso de la descarga y/o datos faltantes después de terminar la transferencia. 

•  Problemas de calidad de energía con equipos electrónicos como caídas de voltaje, fallas de equipo, reinicios, etc.

Estos son notoriamente difíciles de detectar, por lo que se recomendaría usar un registro de datos de energía para diagnosticar si el problema realmente proviene de una fuente de energía sucia u otra fuente.

•  Variador de CA.

Los variadores de CA más nuevos presentan un extremo frontal altamente selectivo y reaccionan especialmente a las interferencias electromagnéticas.

Si ocurre este problema, es muy probable realizar amplias mejoras en el sistema puesto a tierra para proteger nuestros equipos.

Formas de Reducir el Ruido Eléctrico

Muchos electricistas que se desarrollan en el área, y desempeñan labores en instalaciones eléctricas, en algunos casos dejan el cableado desordenado, lo cual es algo no recomendable porque esto ayuda a aumentar las interferencias eléctricas.

Cuando se tiene un cable de señal y un cable eléctrico, el enrutamiento del cable de señal junto al cable de alimentación es incorrecto, ya que esto podría interrumpir las señales e inducir en ruido eléctrico.  

Por ejemplo, un motor eléctrico induce un campo electromagnético que puede producir un aumento en el voltaje, al producir un mayor voltaje el efecto de ruido eléctrico aumenta. 

Por lo tanto, no deberíamos atar un cable de señal a un cable de alimentación, ya que cualquier componente eléctrico produce un campo magnético, a su vez esto provocara ruido en nuestra comunicación.

 A continuación se incluyen consejos para reducir los efectos de la EMI en las señales de instrumentación.

•  Blindaje de cables

El blindaje presente en el cableado es esencial para proteger la electrónica sensible de interferencias electromagnéticas. 

El cableado blindado protege nuestros conductores de cualquier interferencia radiada y protegen las señales de comunicación contra EMI,RFI y ESI externas.

 Instalar el cableado de alimentación y el cableado de señales de instrumentación a través de acometidas separadas o en bandejas porta cables distintos, mantener esta separación tanto como resulte práctico.

•  Conexión a tierra adecuada

Si se está trabajando con una cantidad significante de sensores en una instalación eléctrica, es de saber que la conexión a tierra tiene gran importancia, ya que es la responsable de llevar una gran parte del ruido eléctrico lejos del sistema.

Una conexión a tierra óptima debería ser nuestra máxima prioridad, no solo nos protegerá contra el ruido eléctrico, sino también contra una sobretensión, que puede afectar totalmente nuestro sistema.  

•  Filtro eléctrico o filtro electrónico

Es un dispositivo capaz de discriminar una determinada frecuencia o rangos de frecuencias de una señal eléctrica que pasa a través de él, pudiendo alterar y modificar tanto su amplitud como fase. Los filtros destinados para ruidos eléctricos pueden ser: activos, pasivos, analógicos o digitales.

•  Señales de corriente

Las señales de corriente presentan mayor resistencia a la EMI que las señales de voltaje, por lo que resulta beneficioso usar transmisor aislado para convertir las señales de corriente de 4-20 mA.

El ruido eléctrico es un fenómeno que todas las instalaciones industriales, empresas y comercios presentan por presentar equipos eléctricos en funcionamiento.

Las interferencias electromagnéticas presentan un problema para estas instalaciones cuando interfieren con las señales de comunicación que transfieren entre los dispositivos.

Los efectos de la interferencia eléctrica son muy variables, desde la pérdida parcial o total de la comunicación hasta corrupción de los datos e incluso un retraso en la transmisión de los mismos.

Como ejemplo práctico podríamos hablar sobre la conexión a tierra y sus efectos en contra de las interferencias eléctricas.

Este tema es de suma importancia, ya que al no garantizar una conexión a tierra óptima, podríamos tener presencia de interferencias en nuestro sistema y podría afectar a nuestros equipos con presencia de electrónica sensible a estas interferencias.

Es importante tener precaución de este tema al instalar variadores de CA PWN porque en sus salidas se podría generar interferencia eléctrica de modo común de alta frecuencia (por acoplamiento entre salida y tierra). Estás al ser propagadas por todo nuestro sistema, causarán un mal funcionamiento o incluso averías en nuestros equipos.   

Como pudimos presenciar en el esquema de la imagen anterior, es posible que nuestro punto a tierra ubicado en el tablero no ofrezca el trayecto de más baja impedancia para el desagüe de nuestras interferencias eléctricas.

Si colocamos nuestro punto a tierra ubicado en el tablero de manera tal que no ofrezca una conexión con la estructura metálica del edificio, es probable que el acero del edificio ofrezca una ruta de menos impedancia y permita el desagüe de nuestras interferencias.

Gracias al implemento de estas prácticas podremos evitar la presencia de interferencias eléctricas en nuestros sistemas y evitar el daño en nuestros equipos electrónicos con extremada sensibilidad a estos efectos, existen diversas maneras de detectar la presencia de ruido en nuestro sistema y evitar sus efectos.

Te invito a comentar si ¿has tenido algún efecto de ruido eléctrico en tus equipos de instrumentación?