instrumento de medición vis dinamica

MANEJO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIN CON VISUALIZACIN

DINMICA Y DETECCIN DE FALLAS EN LAS MEDICIONES

OCASIONADAS POR INTERFERENCIAS ELECTRO-MAGNTICAS

TUTOR

Ing. ANDRES SAULO

Grupo 201455_32

EDWAR RODRIGUEZ

WILDE JENNER SOCORRO

EDWIN BATANERO

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD

INGENIERA ELECTRNICA - TELECOMUNICACIONES

MAYO DE 2015

Introduccin

Las mediciones son los mtodos, dispositivos y clculos usados para medir

cantidades elctricas. La medicin de cantidades elctricas puede hacerse al medir

parmetros elctricos de un sistema. Usando transductores, propiedades fsicas

como la temperatura, presin, flujo, fuerza, y muchas otras pueden convertirse en

seales elctricas, que pueden ser convenientemente registradas y medidas

El osciloscopio es bsicamente un dispositivo de visualizacin grfica que

muestra seales elctricas variables en el tiempo. El eje vertical Y representa el

voltaje, mientras que el eje horizontal X representa el tiempo. Con un osciloscopio

podemos determinar directamente el periodo y el voltaje de una seal y de forma

indirecta la frecuencia de una seal, as como la fase entre dos seales. Adems,

el osciloscopio nos permite determinar qu parte de la seal es corriente continua

y cul alterna as como determinar qu parte de la seal es ruido y cmo vara este

con el tiempo. Finalmente el osciloscopio es muy til para localizar averas en un

circuito.

Actividad

1. Medida de seales alternas con osciloscopio. Seleccionar 3 seales senoidales con el generador de seales, distintas en amplitud y frecuencia, de los valores que se

exponen a continuacin, y realizar los ejercicios a, b, c y d.

V1 = 6Vpp, 500Hz

V2 = 7.5Vpp, 10KHz

V3 = 9Vpp, 1MHz

a) Medir el periodo y la frecuencia de la seal.

b) Medir el voltaje pico a pico, y calcular el voltaje mximo y la tensin eficaz

c) Medir el voltaje eficaz con el voltmetro y compararla con la calculada anteriormente.

Explicar el porqu de las posibles diferencias.

d) Dibujar las seales, indicando la posicin del mando de V/div, y la de la base de

tiempos.

e) Seleccionar una seal cuadrada de 4,5 Vpp que tenga un periodo de 40ms. Dibujar la

seal.

f) Representar simultneamente en la pantalla del osciloscopio dos seales, una senoidal

de 5Vpp, 100Hz, y otra triangular de 8Vpp y 20Khz.

Desarrollo de la actividad:

V1 = 6Vpp, 500Hz

a) Periodo y frecuencia

T =1

f=

1

500= 0,002 seg

f =1

T=

1

0,002 seg= 500 Hz

b) Vpp, Vef y Vmx

Vpp = 6 volt

V max= 3 volt

Vef =Vmax

2=

3

2= 2,12 volt

c) Medir el voltaje eficaz con el voltmetro y compararla con la calculada anteriormente. Explicar el porqu de las posibles diferencias.

Medicin del volt. Eficaz medido con voltmetro y el calculado:

Vef calculado = 2,12 v Vef medido = 2,11 v

La medicin con el multmetro vari con la calcula en .1 volt lo cual se podra

generar por la resistencia en las puntas de medicin del multmetro o por no

registrar totalmente todos los decimales al momento de realizar los clculos.

d) Dibujar las seales, indicando la posicin del mando de V/div, y la de la base de tiempos.

V2 = 7.5Vpp, 10KHz


T =1

f=

1

10KHz= 100 seg

f =1

T=

1

100seg= 10 KHz

b) Vpp, Vef y Vmx

Vpp = 7,5 volt

V max= 3,75 volt

Vef =Vmax

2=

3,75

2= 2,65 volt




La medicin con el multmetro vari con la calcula, esta disminuy lo cual se

podra generar por la resistencia en las puntas de medicin del multmetro, pero la

diferencia si es apreciable, y se debera al ancho de banda del polmetro, que slo

alcanza 1KHz, de modo que al someterlo a 10KHz, la medida que da no es precisa.


V3 = 9Vpp, 1MHz


T =1

f=

1

1MHz= 1 seg

f =1

T=

1

1seg= 1MHz

b) Vpp, Vef y Vmx

Vpp = 9 volt

V max= 4,5 volt

Vef =Vmax

2=

4,5

2= 3,18 volt




En este caso igual que en caso anterior no se pudo medir debido a que el ancho de

banda est muy alejado para poder calcular la tensin, la diferencia, que en este

caso ms que apreciable es absoluta, se debe al ancho de banda.


e) Seleccionar una seal cuadrada de 4,5 Vpp que tenga un periodo de 40ms. Dibujar la seal.

f) Representar simultneamente en la pantalla del osciloscopio dos seales, una senoidal de 5Vpp, 100Hz, y otra triangular de 8Vpp y 20Khz.

Con 0.1 ms

Con 1 ms

Para este ejercicio nos toc trabajar con dos variables de tiempo para poder

observar cada seal una variable fue de o,1 ms para observar la seal triangular y

la otra fu de 1 ms para poder observar la seal senoidal.

2. Medir los desfases de las seales de entrada y salida con el osciloscopio. VE/VR y VE/VC

En el siguiente esquema:

a) Medir el periodo y la frecuencia de cada una de las seales sinusoides.

b) Medir el desfase existente entre ellas y dibujar las seales.

T =1

f=

1

1500 Hz= 0,666 mseg

f =1

T=

1

0,666 mseg= 1500 Hz

3. Investigar cmo se producen las interferencias electromagnticas en los cables de datos.

El concepto de compatibilidad electromagntica (EMC) describe tanto la susceptibilidad

de un sistema a la interferencia de fuentes externas (inmunidad) como al potencial de

perturbar a esas fuentes (emisiones) y es un importante indicador de la capacidad del

sistema para coexistir con otros dispositivos electrnicos y elctricos. Los desempeos

de inmunidad al ruido y de emisiones son recprocos, lo que significa que la capacidad

del sistema de cableado de mantener la inmunidad a la interferencia es proporcional al

potencial para irradiar del sistema. Es interesante mencionar que, al mismo tiempo que se

pone tanto nfasis innecesario en consideraciones de inmunidad, es un hecho aceptado

que los sistemas de cableado estructurado no irradian o interfieren con otros equipos o

sistemas en el entorno de las telecomunicaciones.

La interferencia puede acoplarse al cableado de datos en una o ms de las tres maneras

que se evidencian en la figura siguiente.

1. Interferencia diferencial (Vd Inducido cable simtrico adyacente. 2. Interferencia ambiental (Ve): Inducida por un campo electromagntico externo. 3. Interferencia del bucle de tierra (Vg): inducida por una diferencia de potencial

entre los extremos del conductor.

1 Las EMI originadas entre los pares, en un cable estructurado, son mitigadas por las

formas de construccin de los cables (pares torcidos y conjunto de los pares enrollados,

respetando un determinado paso) y se deben respetar debidamente las normas de

instalacin especificadas por los fabricantes sobre los componentes aplicados en la

instalacin.

2. Las EMI originadas por los cables que trafican en forma paralela a los cables de datos,

como los cables de energa elctrica.

3. Las EMI originadas por los elementos externos son las causadas por ondas

electromagnticas tradas desde afuera de la canalizacin y que causan perturbaciones,

directamente o indirectamente, en los cables de datos, como las ondas de radio, de TV,

celulares, campos magnticos, campos electromagnticos, etc.

El conocimiento de los niveles y tipos de las ondas electromagnticas existentes en el

ambiente de trabajo, ayudan a orientar las actitudes para tomar precauciones con el fin de

atenuar las perturbaciones que puedan generarse en los cables lgicos, por efectos

externos o internos. Las perturbaciones externas, ya sean que provengan de ondas

electromagnticas o de cables que transmitan otras formas de energa o seal, en una

misma tubera deben tener un tratamiento especial durante la instalacin, tomando

medidas que atenen o eliminen estas perturbaciones.

A. Armnicos y Transientes (transitorios) en la red de energa elctrica. Considerando

una red de energa elctrica con ondas senoidales de 50 Hz, la norma indica que podemos

transportar cables lgicos junto con conductores de energa elctrica (hasta 480 V y 20

A), separados por una divisin fija. No obstante, hoy tenemos redes de energa elctrica

con una onda deformada, cargada de armnicos y transientes.

B. Saturacin de los cables de datos. Cuando la corriente de los cables de energa

elctrica, que corren paralelos a los cables lgicos, llega cerca o sobrepasan los 20 A.,

tenemos fuertes perturbaciones en los cables lgicos. Los armnicos pueden traer

componentes de corriente continua que tambin provocan estas perturbaciones.

C. Emisiones de estaciones de radio de FM que estn en las proximidades de la

instalacin.

D. Emisiones de TV y de antenas de celulares.

4. Investigar cmo se pueden prevenir y evitar las interferencias electromagnticas en los cables de datos.

Perturbadores de interferencia diferencial: la diafona exgena y la diafona interna

de par a par son ejemplos de interferencia en modo diferencial que deben minimizarse

mediante un diseo correcto del sistema de cableado. La susceptibilidad a la interferencia

proveniente de fuentes de modo diferencial depende de la simetra del sistema y puede

mejorarse al aislar o separar los conductores que interfieran entre s. El cableado con

simetra mejorada, exhibe un mejor desempe contra la diafona interna y la diafona

exgena. Ya que ningn cable es perfectamente simtrico, y con el objeto de mejorar an

ms el desempeo contra la diafona, se utilizan estrategias como la utilizacin de

material dielctrico para separar conductores o pantalla metlica para aislarlos. Un

cableado con construccin de pantalla metlica externa reduce el acoplamiento la

interferencia casi a a cero

Perturbadores de ruido ambiental y bucle a tierra: El ruido ambiental es un ruido

electromagntico que est compuesto por campos magnticos (H) generados por

acoplamiento inductivo (expresados en A/m) y campos elctricos (E) generados por

acoplamiento capacitivo (expresados en V/m). El acoplamiento por campo magntico

sucede a bajas frecuencias (por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz), en las que la simetra del sistema

de cableado resulta ms que suficiente para asegurar la inmunidad, lo cual significa que

su impacto puede ignorarse en todos los tipos de cableado simtrico. Los campos

elctricos, sin embargo, pueden producir tensiones de modo comn en cables simtricos,

dependiendo de su frecuencia. La magnitud de la tensin producida puede modelarse

suponiendo que el sistema de cableado es susceptible a la interferencia de la misma

manera que una antena de cuadro [1]. Para facilitar el anlisis, la ecuacin[1] representa

un modelo simplificado de antena de cuadro que resulta apropiado para evaluar la

influencia de los diversos anchos de banda de las fuentes de ruido de interferencia, as

como de la relacin de distancias entre los pares trenzados y el plano de tierra, sobre el

campo elctrico generado. Tenga en cuenta que para calcular con exactitud la tensin de

ruido acoplado real se requiere un modelo ms detallado que incluya especialmente el

ngulo de incidencia de los campos elctricos.

Donde: es la longitud de onda de la fuente de ruido de interferencia

A = el rea del cuadro formado por la longitud perturbada del conductor del

cableado (l) suspendida a una altura promedio (h) por sobre el plano de tierra

E = la intensidad del campo elctrico de la fuente de interferencia

La longitud de onda , de la fuente de interferencia puede ser desde 500,000 m, para una

seal de 60 Hz, hasta menos de 1 m para seales de RF de la banda de 100 MHz y

superiores. La intensidad del campo elctrico vara de acuerdo al perturbador, depende

de la proximidad a la fuente, y normalmente se reduce a niveles nulos a una distancia de

3 m de la fuente. La ecuacin demuestra que una seal de 60 Hz da como resultado una

perturbacin del campo elctrico que slo puede ser medida en el rango de milsimos de

mV, mientras que las fuentes que operan en el rango de MHz puede generar una

perturbacin del campo elctrico mucho mayor. Como referencia, se considera que 0.3

V/m es una aproximacin razonable del campo elctrico promedio presente en un entorno

comercial o industrial "liviano" y 10 V/m es una aproximacin razonable del campo

elctrico promedio presente en un entorno industrial.

La nica variable que influye en la magnitud de la tensin acoplada por el campo elctrico

se calcula multiplicando la longitud perturbada del cableado (l) por la altura promedio (h)

medida desde el plano de tierra. La vista en corte transversal de la figura a continuacin

ilustra las corrientes de modo comn generadas por un campo elctrico. Son estas

corrientes las que inducen seales indeseadas en los elementos conductivos externos del

cableado (es decir, los propios conductores en un entorno de pantalla/blindaje total en un

entorno apantallado/completamente blindado). Lo que se hace rpidamente evidente es

que la impedancia de modo comn, determinada por la distancia (h) al plano de tierra, no

est bien controlada. Esta impedancia depende de factores como la distancia a conductos

metlicos, estructuras metlicas presentes en los alrededores de los pares, uso de

conductos no metlicos y ubicacin de la terminacin. A la inversa, esta impedancia de

modo comn est bien definida y controlada en ambientes de cableado

apantallados/completamente blindados, ya que tanto la pantalla como el blindaje actan

como un plano de tierra. Las aproximaciones promedio para (h) pueden fluctuar entre 0.1

y 1 metro para cableado, pero estn significativamente ms limitadas (es decir a menos

de 0.001 m) para cableado apantallado y completamente blindado. Esto significa que, en

teora, el cableado apantallado y completamente blindado ofrece una inmunidad contra

perturbaciones del campo elctrico entre 100 y 1,000 veces mayor que la de un cableado

tipo utp.

Es importante recordar que la susceptibilidad total de los cables de datos a la perturbacin

del campo elctrico depende tanto del desempeo simtrico del cableado como de la

presencia de una pantalla o blindaje. Los cables bien equilibrados deberan ser inmunes a

la interferencia electromagntica de hasta 30 MHz. La presencia de un blindaje o pantalla

es necesaria para evitar la interferencia electromagntica a frecuencias ms altas, lo que

representa una consideracin especialmente crtica para las aplicaciones de la prxima

generacin. Por ejemplo, al modelar una aplicacin nueva que utilice tcnicas de

procesamiento de seales digitales (DSP) es razonable suponer que necesitar una

relacin seal-ruido (SNR) mnima de 20 dB a 100 MHz. Ya que el aislamiento mnimo

producido nicamente por la simetra es tambin de 20 dB a 100 MHz, el agregado de

una pantalla o blindaje es necesario para asegurar que esta aplicacin cuente con un

margen de inmunidad al ruido suficiente para el funcionamiento.

- Lugar de instalacin del equipo: Al instalar los equipos destinados a procesar la

transmisin de datos evite la instalacin de los mismos en reas sujetas a fuertes efectos

de EMI (ElectroMagnetic Interference) y compruebe si los equipos cumplen con las

normas de EMC.

- Cableado: Compruebe con anticipacin las fuentes EMI del lugar, conecte a tierra o

remueva los cables no usados. Al transmitir datos y telefona, juntos o por va separada,

la seal analgica de la campanilla puede provocar ruido en los pares de datos.

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

50 Hz. no cause ningn problema en la red de datos, los armnicos y los transientes

provocan enormes interferencias en el desempeo del sistema de datos. Si debe cruzar los

cables de datos con conductores elctricos, hgalo a 90 grados.

Proteccin fsica: Para atenuar las EMI de fuentes externas y de fuentes adyacentes,

coloque los cables de energa en tuberas metlicas conectadas a tierra.

El mercado actual ofrece principalmente tres tipos de material de fabricacin de tuberas

o ductos para proteccin fsica del cableado: plstico, acero y aluminio.

Plstico: el material plstico es un excelente aislante elctrico, pero las ondas

electromagnticas no lo ven. Su funcin es exclusivamente fsica, pues, para las EMI, es

como si no existiera nada entre la fuente emisora EMI y el cable. Adems, pueden tener

serios problemas con las normas de incendio, ya que quema y, en la mayora de los casos,

emite gases txicos. Cuando son de buena calidad, en relacin a la resistencia fsica, el

fuego y la emisin de gases, es cara.

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

pintados. Estos son vistos por las ondas electromagnticas y forman un blindaje

razonable, pero son magnticos.

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

electromagnticas y no son magnticos. Se necesita un producto en acero con

aproximadamente 2,5 veces ms espesor para tener la misma capacidad de blindaje contra

las ondas electromagnticas en comparacin con el aluminio.

5. Investigar con que mtodos o instrumentos se pueden medir las interferencias electromagnticas.

Para la medicin del campo electromagntico se deben tener en cuenta algunos factores

importantes como: caractersticas del sitio, distancia a la fuente de radiacin, las variables

a medir, las unidades de medida, el tipo de medicin; adems, se debe estar familiarizado

con las normas relacionadas con este tipo de mediciones. Igualmente se deben conocer

los lmites de exposicin permitidos, contar con los instrumentos de medicin requeridos

y conocer el patrn de radiacin; figura a continuacin

Un campo electromagntico cuenta con dos componentes, una elctrica y otra magntica,

el campo elctrico se mide habitualmente en voltios por metro (V/m) y el magntico en

amperios por metro (A/m.) La densidad de potencia, que es la combinacin de los dos

componentes, se mide en miliwatios por centmetro cuadrado (mW/cm2), siendo esta

ltima mucho ms til cuando el lugar de medida est muy lejos de la fuente emisora,

zona que se conoce como de campo lejano. En campo lejano, el campo elctrico E y el

magntico H, se encuentran relacionados de manera conocida (E = Z x H), por lo que

conociendo una de estas magnitudes, queda definida la otra y, por tanto, la densidad de

potencia. En la zona de campo cercano (zona cercana a la fuente) se hace necesaria la

medicin de ambas componentes de campo para poder caracterizarlo completamente.

Medicin de emisin

Medicin del valor promedio de la intensidad de campo elctrico o magntico debidos a

una fuente de radiofrecuencia determinada, la cual opera a una frecuencia especfica. Para

ello se utilizan equipos de medicin en banda angosta.

Medicin de inmisin

Medicin del campo electromagntico producto del aporte de mltiples fuentes de

radiofrecuencia, que operan a distintas frecuencias. En este tipo de mediciones se utilizan

equipos de banda ancha. Para evaluar la exposicin poblacional se realiza la medicin de

inmisin, ya que las personas estn expuestas simultneamente a muchas fuentes de

radiacin. En el proyecto se emple un medidor de inmisin de campo electromagntico

isotrpico, modelo EMR300 de la marca NARDA figura a continuacin.

Este medidor utiliza diferentes sondas de medicin, dependiendo de si se desea medir el

campo elctrico o el magntico y de la banda de frecuencia en la que se desea realizar la

medicin. Para hacer la medicin, previamente se debe recorrer el sitio con el objetivo de

reconocer el tipo de instalacin y determinar los puntos de mayor inters para medir. Los

aspectos a tener en cuenta durante este reconocimiento son los siguientes:

Primero, identificar las zonas accesibles para el pblico en general, prximas a la antena

radiante ms cercana. Luego, verificar si existen lugares de residencia habitual, a

distancias cortas de las antenas radiantes, especialmente en la direccin de mxima

radiacin. Despus de esto, observar si se encuentran edificios u otros obstculos,

estimando de qu manera su presencia puede afectar al proceso de medida,

fundamentalmente debido a reflexiones; comprobar si existen escuelas, hospitales,

parques pblicos, etc., situados en lugares prximos a las estaciones base. Por ltimo,

identificar las fuentes de seal radioelctrica en las inmediaciones del entorno de medida

y su posible incidencia en la medicin.

Las mediciones deben considerar las cuatro direcciones ortogonales a partir de la estacin

base (perfiles), como se observa en la y distancias de aproximadamente 2, 12, 50 y 100

metros desde el soporte de la estacin base. El medidor debe estar a una altura de 1.8

metros sobre el suelo y se debe dejar midiendo por un perodo de 6 minutos.

Los anteriores requerimientos se pueden cumplir cuando se mide un sistema que radia de

manera omnidireccional y situado en campo despejado, como es el caso de las emisoras

de radio AM, generalmente ubicadas en las afueras de la ciudad. Cuando se realizan

mediciones dentro de la ciudad, por ejemplo sobre estaciones de telefona celular y de

radio FM, las distancias y la direccin de los puntos de medicin estn condicionadas por

la ubicacin del sistema (direcciones en que est radiando) y por los lugares expuestos a

radiacin. Se puede tambin realizar mediciones a alturas diferentes a 1.8 metros, tal es

el caso de las escuelas, donde 1 metro puede ser un valor acorde con la altura promedio

de los nios.

6. Principales fuentes de interferencias electromagnticas, como pueden afectar

las principales fuentes de interferencia electromagnticas a las mediciones y a los

instrumentos de medida.

FUENTES DE INTERFERENCIAS ELECTROMAGNTICAS (EMI)

Fuentes EMI externas:

Las emisiones de estas fuentes EMI pueden provenir tanto de fuentes terrestres como

extraterrestres (satlites, naves espaciales). Las fuentes de ruido EMI son debidas

fundamentalmente a emisores de comunicaciones y navegacin (banda comercial,

comunicaciones de navegacin area y radares) y a equipos industriales y de consumo, o

incluso las explosiones nucleares, todas ellas debidas al hombre. Pero tambin hay que

tener en cuenta fuentes de interferencia electromagntica externas naturales, tales como

rayos, descargas electrostticas, ruido solar y csmico entre otros.

Fuentes EMI internas:

Estas fuentes de interferencia electromagntica internas sern todas aquellas producidas

por los equipos y componentes de la aeronave que puedan conducir o radiar energa

electromagntica, como por ejemplo:

Generadores y motores elctricos: las escobillas y conmutadores son fuentes EMI en

forma de transitorios que se generan como resultado del arco voltaico de descarga

generado por la separacin de las escobillas.

Rels: una vez que se desenergiza el rel, la energa electromagntica almacenada

produce un voltaje que produce arcos de descarga en los contactos del rel generando una

EMI en forma de transitorios.

Cables: proporcionan un medio de acoplamiento indeseado por induccin o conduccin

de otros cables, circuitos o equipos de la aeronave.

Conectores: pueden llegar a ser una fuente indirectamente debido a una mala conexin.

INTERFERENCIAS, SUSCEPTIBILIDAD, COMPATIBILIDAD:

Se llama as a aquellas perturbaciones que afectan a la medida en virtud del principio de

medida empleado.

INTERFERENCIAS (EMI):

Perturbaciones que afectan a la medida en virtud del principio de medida empleado, su

origen es la red elctrica.

El acoplamiento con los instrumentos se puede producir:

Campo elctrico: Acoplamiento Capacitivo.

Campo Magntico: Acoplamiento Inductivo.

Campo Conductor: Acoplamiento Resistivo.

SUSCEPTIBILIDAD (EMS):

Capacidad de un instrumento de estar inmune a perturbaciones externas, se logra

mediante varias tcnicas. Apantallamiento, filtrado y puesta a tierra.

COMPATIBILIDAD (CMS):

Capacidad entre instrumentos de funcionar simultneamente en el mismo medio

electromagntico sin introducir perturbaciones en l.

INTERFERENCIAS RESISTIVAS:

Las superficies metlicas conductoras de equipos o de edificios pueden alcanzar

potenciales elctricos altos respecto a tierra, por tanto pudindose producir un accidente

mortal.

Soluciones:

Alimentacin a bateras (instrumentos electrnicos).

Evitar la accesibilidad de las superficies metlicas en los instrumentos (carcasas

aislantes).

Conexin a tierra de la carcasa metlica mediante un conductor de proteccin

presente en la instalacin elctrica. Puesto que la tierra forma parte del circuito

elctrico de distribucin de energa, la proteccin obtenida en caso de un

cortocircuito entre un conductor activo y un chasis metlico ser:

Distintas tomas de tierra no estn al mismo potencial (Debido a corrientes de fugas).

Transformadores de aislamiento, este debe tener un acoplamiento capacitivo entre

primario y secundario muy pequeo. No ser necesario conectar el chasis a tierra.

Esta solucin es ms cara segn mayor sea la potencia de los equipos a alimentar.

Solo se aplica en instalaciones pequeas o con especial riesgo.

INTERFERENCIAS INDUCTIVAS:

El campo magntico (H) creado por dos conductores cilndricos paralelos por los que

circulan corrientes de sentido opuesto I, de baja frecuencia, separadas una distancia s, si

se mide en un punto a una distancia d:

La densidad de flujo magntico ser:

Entonces la tensin inducida en un bucle conductor, en serie. Aumenta con el rea y la

frecuencia. No depende de la impedancia:

Hay que evitar que los cables de seal formen un bucle con rea grande, y para ello lo

mejor es usar cables trenzados cuando se manejen seales pequeas. De esta manera

evitaremos situaciones como la de la figura.

Cuando una fuente de interferencia esta bien localizada se puede apantallar con material

de alta permeabilidad magntica, reduciendo as Bm. Este no es el caso de la red elctrica.

INTERFERENCIAS CAPACITIVAS:

Entre dos conductores cualesquiera existe una capacidad elctrica del material dispuesto

entre ambos:

Esta ser la capacidad entre conductores. La capacidad entre conductor y tierra ser la

siguiente:

r: radio

h: altura sobre el plano de tierra.

Debido a esto se deduce que en un sistema con varios conductores y un plano de tierra,

basta con que uno de los conductores este a un potencial respecto a tierra para que los

dems alcancen ese mismo potencial.

Los efectos derivados se pueden estudiar mediante modelos como el de la figura:

Por el circuito de medida circulan corrientes de 50 Hz a tierra, provocando cadas de

tensin en las impedancias presentes en ste que estarn en serie con la seal a medir.

Si la impedancia entre circuito de medida y tierra no es nula, las corrientes provocarn en

estas cada de tensin que influirn en las medidas.

La interferencia ser mayor cuanta ms alta sea la impedancia del circuito de medida.

La interferencia capacitiva aumenta con la frecuencia, debido a que las corrientes

acopladas al circuito de medida dependen de la reactancia de las capacidades parsitas, y

sta se reduce al aumentar la frecuencia.

El trenzado de los cables o la conexin a tierra de uno de los terminales de la seal o del

instrumento de medida no elimina la interferencia. De hecho si en el circuito existiera

otro punto puesto a tierra las interferencias podran aumentar.

Para reducir las interferencias capacitivas hay que reducir el valor de las capacidades

parsitas entre las fuentes de perturbacin y el circuito de medida. Aumentando la

separacin se reducen aunque no de forma proporcional a la distancia.

Figura. Interferencia capacitiva en un circuito puesto a tierra.

Otra solucin es la disposicin de un apantallamiento alrededor del circuito de medida,

conectado a un potencial similar al de los conductores encerrado, es el ms eficaz.

Tambin ser necesario derivar fuera del circuito de seal las corrientes parsitas

residuales, lo que se logra eligiendo adecuadamente el punto del apantallamiento.

INTERFERENCIAS MODO SERIE Y MODO COMUN:

INTERFERENCIAS MODO SERIE, NORMAL O DIFERENCIAL:

Cuando en un circuito de medida las interferencias se superponen directamente a la seal

de inters, se las denomina interferencias en modo normal, modo serie o diferencial.

La reduccin de este tipo de interferencias slo puede hacerse si son de frecuencia distinta

a la seal a medir. Se realiza un filtrado selectivo mediante filtros de anda eliminada o

paso bajo, o mediante una integracin de la entrada durante un tiempo mltiplo del

periodo de la interferencia.

La eficacia en la reduccin de las interferencias en modo serie o normal de evala

mediante la Relacin del Modo Serie. Se define a una frecuencia dada, como la relacin

entre la seal de interferencia presente a la entrada y al seal de entrada equivalente a la

lectura obtenida en el instrumento. SE suele dar en Db.

Seal de interferencias a la entrada

SMRR= Seal de entrada equivalente a la lectura obtenida en el instrumento.

INTERFERENCIAS MODO COMUN:

Son aquellas que imponen una diferencia de potencial, no entre los terminales del circuito

de seal, si no entre stos y un tercer terminal comn (normalmente tierra). Estas afectan

a los instrumentos porque parte de la seal en modo comn se convierte en una seal en

modo diferencial.

Seal en modo comn

CMRR=Seal modo serie resultante a la entrada del instrumento de medida.

CMRRE= CMRR+SMRR; Rechazo total de las seales de modo comn.

La efectividad en el rechazo de estas interferencias se evala mediante el factor o relacin

de rechazo del modo comn.

INSTRUMENTO CON ENTRADA UNIPOLAR PUESTA A TIERRA:

Se dice que un instrumento es de entrada unipolar puesta atierra, cuando el punto de

referencia de su circuitera interna y uno de sus terminales de entrada est conectados a

tierra, aparte de estarlo su carcasa si es metlica.

Se considera que:

El punto de toma de tierra de la seal es fsicamente distinto del de toma de tierra

del instrumento, pero se sobreentiende que estn unidos por el conductor de tierra

(de proteccin).

La carcasa del instrumento puede que est puesta a tierra o no, pero, para que sea

un instrumento con entrada unipolar puesta atierra, debe estarlo necesariamente

uno de los terminales de entrada, de hecho, tambin un punto del secundario del

transformador.

Podemos hablar de interferencias de red de origen interno y de origen externo, el efecto

de estas interferencias en las medidas puede resumirse mediante el circuito equivalente

de la figura.

INSTRUMENTOS CON ENTRADA UNIPOLAR FLOTANTE:

Un instrumento en cuyo circuito de entrada no hay ningn punto conectado a tierra, sino

que solo lo est su carcasa (si es metlica). El transformador de alimentacin no puede

ser autotransformador pues el transformador adems de modificar los niveles de tensin

asla de tierra.

Este circuito se utiliza para estudiar las interferencias externas o internas. Las

interferencias de red de origen interno de deben a desequilibrios en el acoplamiento

capacitivo parsito del secundario del transformador respecto a tierra, y equivalen a un

generador de caractersticas:

Resulta que el CMRR se reduce al aumentar la frecuencia, debido a la componente

capacitiva del aislamiento.

INSTRUMENTOS CON ENTRADA DIFERENCIAL:

En estos la impedancia a tierra desde cada terminal de entrada es muy elevada y est

equilibrada. Las fugas a tierra de origen interno apenas circulan por el circuito de seal.

La mejora respecto a un instrumento con entrada unipolar flotante viene dada por el hecho

de que la seal de interferencia en serie con la de inters no viene determinada por el valor

de la impedancia entre B' y B, sino por el desequilibrio entre las ramas del circuito de

entrada, que en principio es menor.

En este caso los factores que determinan la susceptibilidad son la impedancia en modo

comn y el desequilibrio de las ramas de entrada.

Figura: Medida con un instrumento diferencial.

INSTRUMENTOS CON GUARDA:

Se denomina guarda a una caja metlica que, en algunos instrumentos, rodea a los

circuitos de medida y que est rodeada a su vez por la carcasa del instrumento.

El terminal de guarda est conectado a sta, y es una conexin adicional disponible a la

entrada del instrumento.

El terminal de guarda tambin debe estar a un potencial prximo al del terminal de entrada

B, y nunca debe de estar al aire.

Hay que sealar que al no tener conexin interna alguna, la guarda se puede conectar al

blindaje electrosttico de los cables de entrada, si lo hay, y ste conectarlo a la vez. En el

lado de la seal, al potencial de referencia de sta (sea tierra o no).

COMPATIBILIDAD ENTRE SEALES E INSTRUMENTOS:

Seal

Entrada instrumento

Unipolar a

tierra

Unipolar

flotante Diferencial

Con

guarda

Unipolar a

tierra I-bm C-inf.int C C

Unipolar

flotante CC C CC C

Unipolar con

m.c. I-mc C-cmrr C-cmrr C-cmrr

Diferencial

sin m.c. I C C C

Diferencial

flotante CC C CC C

Diferencial

con m.c. I-mc I C-cmrr C-cmrr

I: incompatibilidades; bm: bucles de masa; mc: tensiones en modo comn.

C: compatibles (dependiendo del cmrr; inf.int: interferencias internas)

CC: condicionalmente compatibles.

Esta tabla representa una valoracin de la compatibilidad de todas las combinaciones

entre los diversos tipos de seal, y las cuatro configuraciones anteriores.

Las EMI degradan el funcionamiento de los sistemas, dispositivos o equipos que

funcionen con energa elctrica, indica que son susceptibles a dichas perturbaciones por

tener un alto nivel de sensibilidad. Para minimizar esa sensibilidad se tienen que disear

sistemas elctricos o electrnicos robustos para que funcionen sin degradarse. Los

sistemas ms crticos a los efectos de las emisiones electromagnticas radiadas son los de

radiocomunicacin, debido a su alta sensibilidad, ya que operan en un ambiente

electromagntico de origen natural o generadas por el hombre. Algunos equipos

electrnicos, tales como los transmisores, se disean para emitir potencia de

radiofrecuencia dentro de un intervalo de frecuencia, la cual debe ser recibida por una

antena de un radiorreceptor, en este caso la energa electromagntica radiada es

intencional. Las seales intencionales de energa electromagntica radiada son tiles para

ciertos sistemas, y para otros son indeseables porque generan perturbaciones.

Principales fuentes de interferencias electromagnticas, como pueden afectar las

principales fuentes de interferencia electromagnticas a las mediciones y a los

instrumentos de medida.

A. Armnicos y Transientes (transitorios) en la red de energa elctrica. Considerando

una red de energa elctrica con ondas senoidales de 50 Hz, la norma indica que podemos

transportar cables lgicos junto con conductores de energa elctrica (hasta 480 V y 20

A), separados por una divisin fija. No obstante, hoy tenemos redes de energa elctrica

con una onda deformada, cargada de armnicos y transientes.

B. Saturacin de los cables de datos. Cuando la corriente de los cables de energa

elctrica, que corren paralelos a los cables lgicos, llega cerca o sobrepasan los 20 A.,

tenemos fuertes perturbaciones en los cables lgicos. Los armnicos pueden traer

componentes de corriente continua que tambin provocan estas perturbaciones.

C. Emisiones de estaciones de radio de FM que estn en las proximidades de la

instalacin.

D. Emisiones de TV y de antenas de celulares.

CONCLUISIONES

Se conoci las diferencias entre los valores en un osciloscopio y cambiar los rangos de medicin.

Se conoci las clases de interferencias que se encuentran.

Se logr conocer cmo evitar las interferencias electromagnticas en los cables de datos.

La interaccin con el simulador nos permite memorizar y refrescar los mtodos para halla el periodo y la frecuencia de un circuito.

BIBLIOGRAFIA

Ortegon Jairo. (2009). Mdulo: Instrumentacin y Mediciones. UNAD. http://datateca.unad.edu.co/contenidos/201455/Instrumentacion_AVA/201455.p

df

Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Interferencia

Sol, A. C. (2012). Instrumentacin Industrial. 6. Edicin. Marcombo, S.A.

Tomado de: http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Ondas/Ondas11.htm

instrumento de medición vis dinamica

Documents