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TEMA 7. DETECCIÓN DE FALLAS EN LAS MEDICIONES OCASIONADAS POR

INTERFERENCIAS ELECTROMAGNÉTICAS

INFORME DE LABORATORIO

PRESENTADO A:

HUGO ORLANDO PEREZ NAVARRO

PRESENTADO POR:

CESAR OTALORA– 94529351

EDGAR ANDRÉS MANCERA MEDINA – 1010176990

JOSE EDWIN MONTILLA – 94043872

INSTRUMENTACIÓN Y MEDICIONES

201455 - 20

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

BOGOTÁ, JOSÉ ACEVEDO Y GOMEZ

24-11-2014

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TABLA DE CONTENIDO

1. Introducción.......................................................................................................................4

2. Objetivos............................................................................................................................5

2.1 Objetivo general.............................................................................................................5

2.2 Objetivos específicos......................................................................................................5

3. Desarrollo de la Actividad.................................................................................................6

3.1 Primer Punto...................................................................................................................6

3.2 Segundo Punto................................................................................................................9

3.3 Tercer Punto.................................................................................................................13

3.4 Cuarto Punto.................................................................................................................14

4. Conclusiones....................................................................................................................16

5. Referencias Bibliográficas...............................................................................................17

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TABLA DE CONTENIDO

Ilustración 1 Tipos de cables utilizados en redes.............................................................................6

Ilustración 2. Ejemplos de perturbaciones en las señales.......................................................8

Ilustración 3. Normas para utilización de cables..................................................................10

Ilustración 4. Efectos de perturbaciones en distintos tipos de cables...................................12

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1. Introducción

En los procesos de reparación, implementación, y diseño electrónico es importante

determinar las principales causas que ocasionan un mal funcionamiento, los problemas de fallas

electromagnéticas están fuertemente ligados a los circuitos electrónicos debido que en principio

la corriente es una onda electromagnética, donde muchos factores pueden afectar el adecuado

funcionamiento de un circuito electrónico, en el presente trabajo se presenta una análisis de

introducción a cómo encontrar las posibles fallas electromagnéticas.

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2. Objetivos

2.1 Objetivo general

Determinar de manera general e introductoria el manejo de las fallas electromagnéticas.

2.2 Objetivos específicos

Estudiar las causa de fallas electromagnéticas en cables de datos.

Analizar los distintos métodos de detección de fallas electromagnéticas.

Comprender la naturaleza de las fallas electromagnéticas.

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3. Desarrollo de la Actividad

3.1 Primer Punto

Investigar cómo se producen las interferencias electromagnéticas en los cables de datos

Solución:

En el campo de las telecomunicaciones específicamente en el campo de la telemática,

cuando se diseñan o configuran redes de computadores se utilizan elementos de la capa física

estos elementos son siwtches, routers, módems, ETC. y por su puesto el cable UTP que es

conocido comúnmente como cable de datos o de red, existen varios tipos de cable UTP, el más

común y económico es el par trenzado genérico compuesto de 8 alambres de cobre o de 4 pares.

Ilustración 1 Tipos de cables utilizados en redes

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Al estar hecho de cobre a medida que la longitud del cable aumenta la señal transmitida se

atenúa debido a que la resistencia del cable aumenta de acuerdo a la longitud del cable según esta

fórmula.

R=ρ LS

Donde:

R :es la resitenciadel alambre .

ρ :esuna constante de resitividad depenediendodel material

L :es lalongitud del cable

S : Es el areatransversal del cable

Recordemos de fisca electromagnética que la resistividad es una característica de oposición

la corriente de un material determinado, mientras que resistencia es la oposición al flujo de

corriente, con que ρ ≠ R.

Entonces para la configuración de redes alámbricas lo recomendable es utilizar cables de

datos de par trenzados con una longitud inferior a 500 m, si se va a trabajar a longitudes mayores

se recomienda la implementación de fibra óptica o en su defecto de dispositivos que recuperen la

señal mediante proceso de filtrado, modulación, demodulación, y ecualización.

Por otro lado, para la trasmisión de información por los cables de datos durante el viaje se

pueden presentar otros tipos de interferencias electromagnéticas que están presentes además de la

resistencia como ruido, atenuación, etc. Por esta razón se utilizan cables rodeados de algún metal

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como aluminio o cobre para evitar estos tipos de interferencia, un ejemplo es el cable UTP 6, o

los cables que se utilizan para la trasmisión de TV (coaxiales).

A continuación se lista un ejemplo de señales con perturbaciones.

Ilustración 2. Ejemplos de perturbaciones en las señales

Por otra parte los tipos de perturbaciones concretamente que se encuentran son:

Atenuación: efecto producido debido a la resistencia eléctrica del medio, hace que la

intensidad o amplitud de la señal disminuya haciendo que sea más difícil de reconocer.

Distorsión:debido a que le canal de transmisión se comporta de un modo distinto para

distintos rangos de frecuencia producto de una flat de linealidad se deforma la señal, los

ecualizadores se encargar de arreglar estos efectos.

Interferencia: puede haber más de una señal no deseada que se le adiciona a la señal que

está viajando.

Ruido: es de naturaleza aleatoria es la suma de varias interferencias.

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Armónicos y Transientes (transitorios) en la red de energía eléctrica Considerando una red

de energía eléctrica con ondas senoidales de 50 Hz, la norma indica que podemos transportar

cables lógicos junto con conductores de energía eléctrica (hasta 480 V y 20 A), separados por

una división fija. No obstante, hoy tenemos redes de energía eléctrica con una onda

deformada, cargada de armónicos y transientes.

Saturación de los cables de datos. Cuando la corriente de los cables de energía eléctrica,

que corren paralelos a los cables lógicos, llegan cerca o sobrepasan los 20 A., tenemos

fuertes perturbaciones en los cables lógicos. Los armónicos pueden traer componentes de

corriente continua que también provocan estas perturbaciones.

Emisiones de estaciones de radio de FM que estén en las proximidades de la instalación.

Emisiones de TV y de antenas de celulares.

3.2 Segundo Punto

Investigar cómo se pueden prevenir y evitar las interferencias electromagnéticas en los cables de

datos.

Solución:

Como se mencionó en el primer punto, hay distintos tipos de cables UTP, y no solo estos

también hay fibra óptica, entre otros, para prevenir las interferencias electromagnéticas en la

comunicación es necesario además de tener en cuenta las características de los cables contar con

dispositivos de recuperación de la señal que son inherente a los receptores que están compuesto

por demoduladores y filtros u otros dispositivos como ecualizadores.

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Entonces de acuerdo al uso que se le dé al cable, las frecuencias que se utilizan, la longitud, la

cantidad de datos que se van a transmitir se debe elegir de acuerdo a ciertas normas como las que

se presentan en las siguientes tablas:

Ilustración 3. Normas para utilización de cables

Además se recomienda tener en cuenta estos tips:

1.Lugar de instalación del equipo: Al instalar los equipos destinados a procesar la

transmisión de datos (hub, switch, etc.), evite la instalación de los mismos en áreas sujetas a

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fuertes efectos de EMI (interferencias electromagnéticas) y compruebe si los equipos cumplen

con las normas de EMC.

2. Cableado: Compruebe con anticipación las fuentes EMI del lugar, conecte a tierra o

remueva los cables no usados. Al transmitir datos y telefonía, juntos o por vía separada, la señal

analógica de la campanilla puede provocar ruido en los pares de datos.

Al traspasar los cables de datos, paralelo al cableado de energía, aunque la frecuencia de 50

Hz. no cause ningún problema en la red de datos, los armónicos y los transientes provocan

enormes interferencias en el desempeño del sistema de datos. Si debe cruzar los cables de datos

con conductores eléctricos, hágalo a 90 grados.

3. Protección física: Para atenuar las EMI de fuentes externas y de fuentes adyacentes, coloque

los cables de energía en tuberías metálicas conectadas a tierra.

El mercado actual ofrece principalmente tres tipos de material de fabricación de tuberías o

ductos para protección física del cableado: plástico, acero y aluminio.

Plástico: el material plástico es un excelente aislante eléctrico, pero las ondas

electromagnéticas no lo ven. Su función es exclusivamente física, pues, para las EMI, es como si

no existiera nada entre la fuente emisora EMI y el cable. Además, pueden tener serios problemas

con las normas de incendio, ya que quema y, en la mayoría de los casos, emite gases tóxicos.

Cuando son de buena calidad, en relación a la resistencia física, el fuego y la emisión de gases,

es cara.

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Acero: los productos fabricados en acero, normalmente son recubiertos con cinc o pintados.

Estos son vistos por las ondas electromagnéticas y forman un blindaje razonable, pero son

magnéticos.

Aluminio: los productos fabricados en aluminio son vistos por las ondas electromagnéticas

y no son magnéticos. Se necesita un producto en acero con aproximadamente 2,5 veces más

espesor para tener la misma capacidad de blindaje contra las ondas electromagnéticas en

comparación con el aluminio.

Las pruebas realizadas en laboratorio utilizando tuberías plásticas y de aluminio, cubriendo toda

la gama de transmisión de datos (Cat. 5 y Gbit/s), presentan los resultados.

Ilustración 4. Efectos de perturbaciones en distintos tipos de cables

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3.3 Tercer Punto

Investigar con que métodos o instrumentos se pueden medir las interferencias electromagnéticas.

Solución:

La electrónica es un universo basto lleno de millones de aplicaciones, en donde la esencia es

el circuito eléctrico, en los circuitos eléctricos funcionan bajo el flujo de corriente donde esta

inherente el electromagnetismo, por lo tanto dependiendo del campo y la aplicación que se

trabajen es necesario estudiar el caso en concreto de acuerdo a la necesidad que se tenga.

Hay instrumentos de medición que son común en todos los campos de la electrónica los

cuales son:

El multímetro El osciloscopio El generador de señales. RLC

Por otro lado si se trabaja en un campo en específico se tienen diferentes instrumentos de

medición como por ejemplo:

Potencia: PQA (para medir grandes cantidades de corriente). Vatímetro.

Comunicaciones. Analizador de espectro. Analizador de redes.

El principio es sencillo, estamos rodeados de radiación de distintos tipos, ondas de radio, de

la televisión, de los móviles, de las conexiones inalámbricas (Wireless, bluetooth, etc.) y para

empeorar la situación algunos circuitos electrónicos emiten radiación que no deberían. Toda esta

energía está en el ambiente, algunas veces se utiliza como por ejemplo la correspondiente a las

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ondas de una red Wireless que es captada por una antena y por tanto podemos comunicarnos. sin

embargo, esa energía se introduce en cables y circuitos haciendo que estos no funcionen

correctamente.

3.4 Cuarto Punto

Principales fuentes de interferencias electromagnéticas, como pueden afectar las principales fuentes

de interferencia electromagnéticas a las mediciones y a los instrumentos de medida.

Solución:

Esto depende del campo donde se esté trabajando.

Por ejemplo en telecomunicaciones, que uno es uno de los campos más quisquillosos debido que

se trabaja a altas frecuencias si los circuitos no quedan implementados adecuadamente puede tener

capacitancias parasitas o se pueden comportar como un transformador estos son los más comunes,

por otro lado también hay que tener en cuenta que el medio de trasmisión de información por si solo

genera interferencias electromagnéticas, por ejemplo los cables como se mencionó en el primer

punto, el mismo campo electromagnético de la tierra se suma al ruido de las señales trasmitidas.

En telecomunicaciones se pueden considerar factores de fallas de interferencias

electromagnéticas.

Campos atmosféricos: Las diversas capas atmosféricas contienen átomos y moléculas que

se ionizan fácilmente por la radiación ultravioleta del Sol, colisiones de partículas cargadas, etc.

Se generan así campos extremadamente variables en intensidad y contenido armónico.

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Radiación solar y ruido cósmico: Fenómenos extraterrestres, como las manchas solares,

generan radiación cósmica en forma de partículas de alta energía que interactúan con los átomos

y moléculas de la alta atmósfera. El campo magnético terrestre ejerce fuerzas sobre estas

partículas modificando su trayectoria y “enfocándolas” hacia los polos, donde las interacciones

con los átomos y moléculas del aire producen las llamadas auroras.

En otros campos de la electrónica, también se pueden dar las fallas por cortos, dañando de esta

manera los circuitos, a esto también hay que adicionarle el polvo que contiene carga estática dañando

de esta manera el dispositivo semiconductor que tenga el circuito eléctrico.

Un enemigo inefable de los dispositivos electrónicos es la estática, por lo que se requiere ser

muy cuidadoso recurriendo a dispositivos como manillas antiestáticas o guantes aislantes para evitar

estos problemas.

Para finalizar la manera de encontrar las fallas en un circuito, se debe tener el plano del circuito

y se debe iniciar en orden siendo técnico y metódico utilizando instrumentos de medición como los

mencionados en el tercer punto para detectar las posibles fallas.

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4. Conclusiones

En ingeniería la detección de fallas requiere de un estricto orden, método técnico y

observacional por la complejidad de los sistemas estudiados.

Se realizó el estudio de las fallas electromagnéticas.

Se Estudiaron las causas de fallas electromagnéticas en cables de datos.

Se analizar los distintos métodos de detección de fallas electromagnéticas.

Se Comprendió la naturaleza de las fallas electromagnéticas.

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5. Referencias Bibliográficas

Bopton,”Mediciones y pruebas eléctricas y electrónicas”, Alfaomega

Cooper, Helfrick, “Instrumentación electrónica moderna y técnicas de medición”, Prentice Hall.

Ortegón, J (2009). Instrumentación y mediciones. Universidad Nacional Abierta y a Distancia.

Colombia: UNAD. Recuperado el 18 de Agosto de:

http://datateca.unad.edu.co/datateca/login/index.php

Lázaro, Manuel, “Problemas resueltos de instrumentación y medidas electrónicas”, Paraninfo.

Santamaría, Cortes, M (2008). Ingeniería de las Telecomunicaciones. Universidad Nacional

Abierta y a Distancia. Colombia: UNAD. Recuperado el 18 de Agosto de:

http://datateca.unad.edu.co/datateca/login/index.php

Solé, A. C. (2011). Instrumentación Industrial. 8ª. Edición. Alfa Omega, S.A. Recuperado el 25

de Agosto de:

http://rapibook.com/file/3f5496757a9/