Buenas noches estimados lectores, en el día de hoy vamos a ver un tema de gran importancia tanto para el sector eléctrico, como para el sector electrónico y de telecomunicaciones. Es el ruido que se presenta en las diferentes etapas de nuestros proyectos. En esta entrada veremos los conceptos claves para entender estos fenómenos que tanto dolor de cabeza nos produce, -- incluido -- y veremos las posibles causas; además de esto veremos los efectos del ruido eléctrico en las mediciones y algunas técnicas para evitarlos. Este tema estará dividido en varias partes, por consiguiente en la parte inferior de esta estrada estará el link de la siguiente parte y en las posteriores de la siguiente y de la anterior. No siendo más comencemos.
Ruido eléctrico y los transitorios
El ruido eléctrico son señales eléctricas no deseadas que se presentan en un circuito. Estas son aleatorias, es decir, se presentan de diferentes formas dependiendo del origen de estas. El ruido eléctrico se convierte en un problema ya que puede ocasionar perdidas o distorsión de la información en diferentes tipos de circuitos. Además de esto nos produce falsa información lo cual nos puede provocar un accidente. un ejemplo de lo anterior es por ejemplo el manejo de un motor trifásico, el cual estará sujetando una cortina eléctrica, en el caso que se presente en la etapa de control una señal falsa, podría caerse esta cortina y si somos muy desafortunados caerá sobre alguien o sobre nosotros.
Lo anterior es solo uno de una gota en un mar de ejemplos el los cuales el ruido es un factor a considerar para prevenir diferentes accidentes y/o desastres. Anteriormente nombramos la etapa de control, y esto por que para todo buen electrónico, su proyecto deberá tener una etapa de control, ya sea análoga o digital. Esta etapa es la más vulnerable, ya que trabaja con niveles bajos de tensión, y muchas veces el ruido se presenta en niveles bajos de tensión, pudiendo producir información errónea. Claro!, no siempre es baja, también puede ser alta, como los famosos picos de tensión. El radio de ruido-a-señal describe cuánto ruido puede tolerar un circuito antes que corrompa la señal y la información válidas.
El ruido lo podemos definir en función a como se produce y como se acopla al circuito. En general, existen 5 tipos básico de acoplamientos de ruido los cuales son:
- Capacitivo.
- Inductivo.
- Conductivo.
- Frecuencia de radio.
- Impedancia común.
Acoplamiento Capacitivo.
De lo anterior, vemos que el acoplamiento capacitivo es representado por la interacción de campos eléctricos entre conductores. Un conductor pasa cerca a una fuente de ruido (fuente perturbadora), capta el ruido y lo transporta para otra parte del circuito (víctima o fuente perturbada). Es el efecto de capacitancia entre dos cuerpos con cargas eléctricas, separadas por un dieléctrico, o que llamamos efecto de la capacitancia mutua.
El efecto de campo eléctrico es proporcional a la frecuencia e inversamente proporcional a la distancia.
El nivel de perturbación depende de las variaciones de la tensión (dv/dt) y el valor de capacitancia de acoplamiento entre el “cable perturbador” y el “cable víctima”.
La capacitancia de acoplamiento aumenta con:
- El inverso de la frecuencia: La potencia para acoplamiento capacitivo aumenta de acuerdo con el aumento de la frecuencia (la reactancia capacitiva, que puede ser considerada como la resistencia del acoplamiento capacitivo, disminuye de acuerdo con la frecuencia y puede ser vista en la fórmula XC = 1/2pfC)
- La distancia entre los cables perturbadores y víctima y la longitud de los cables que corren en paralelo.
- La altura de los cables en relación al plan de referencia (en relación al suelo).
- La impedancia de entrada del circuito victima (circuito de alta impedancia de entrada son más vulnerables).
- El aislamiento del cable victima principalmente para paredes de cables fuertemente acoplados.
Técnicas para la reducción del ruido asociado con el acoplamiento capacitivo.
- Limite de la extensión de cables corriendo en paralelo.
- Aumente la distancia de los cables corriendo en paralelo.
- Conecte a tierra una de las extremidades de los shields en los dos cables.
- Reduzca el dv/dt de la señal perturbadora, aumentando el tiempo de subida de la señal, siempre que sea posible (bajando la frecuencia de la señal).
- Envuelva siempre que sea posible el conductor o equipo con material metálico (blindaje de Faraday).
- Lo ideal es que cubra 100% la parte a ser protegida y que se conecte a tierra este blindaje para que la capacitancia parásita entre el conductor y el blindaje no actué como elemento de realimentación o de crosstalk. Algunos cables poseen ya un blindaje interno para esto, como el cable UTP con blindaje. Un error habitual es que el cableador corte el blindaje restante de este cable y no lo lleve a tierra, por tal motivo no estaría protegiendo el control del acoplamiento capacitivo.
Para saber más acerca de este tema, en los enlaces de fuentes se encuentra toda esta información, ya que en muchos casos literalmente tome la información y la pegue acá sin editar ya que me no me pareció prudente algún cambio -pereza de resumir o reescribir-. Sin embargo respeto los derechos de autor anunciando las fuentes y diciendo que esta entrada así como otras contienen recopilación de diferentes autores sin hacer alusión a ellos solo al momento de incluir los recursos del presente.
Para ver las otras partes de este tema tan interesante ingresa al siguiente link: Fuentes de ruido eléctrico
Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz
Fuentes:
- https://dam-assets.fluke.com/s3fs-public/2815086_6120_ENG_A_W.PDF
- https://instrumentacionycontrol.net/efecto-de-ruido-en-los-circuitos-de-instrumentacion-criterios-para-minimizar-los-efectos/
- http://www.trainingconsultinggroup.com/tips/detail/-como-se-acopla-el-ruido-electrico-a-dispositivos-de-medicion-y-control-acoplamiento-galvanico
- http://www.smar.com/newsletter/marketing/index152.html
- Articulos técnicos - César Cassiolato
- Manuales SMAR
- www.system302.com.br
- www.smar.com.br
- http://www.smar.com/brasil2/artigostecnicos/
- http://www.electrical-installation.org/wiki/Coupling_mechanisms_and_counter-measures
- EMI - Interferência Eletromagnética, César Cassiolato
- Aterramento, Blindagem, Ruídos e dicas de instalação, César Cassiolato
- O uso de Canaletas Metálicas Minimizando as Correntes de Foucault em Instalações PROFIBUS, César Cassiolato
- Ruídos e Interferências em instalações Profibus, César Cassiolato
- Pesquisas en internet
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