Abreviaturas...xix
Pr¢logo.21
Introducci¢n.. ................................................................................. 23
1. EMC y Seguridad funcional .............................................. 31
1.1. ¨Qu? son la EMC y la Seguridad funcional? ................................................... 31
1.1.1. Consecuencias de fallos en Seguridad funcional ........................................... 31
1.1.2. Relaci¢n entre FS y EMC .............................................................................. 32
1.2. Historia de accidentes relacionados con EMC ................................................ 32
1.2.1. El dirigible Hindenburg ................................................................................. 32
1.2.2. Portaviones Forrestal USA ............................................................................ 33
1.2.3. Destructor HMS Sheffield ............................................................................. 34
1.2.4. Helic¢ptero UH-60 Blackhawk ..................................................................... 35
1.2.5. Frenos ABS en un conocido fabricante de coches alem n ............................ 36
1.3. Compatibilidad electromagn?tica ..................................................................... 36
1.3.1. Inmunidad electromagn?tica .......................................................................... 37
1.3.2. Emisiones electromagn?ticas ......................................................................... 37
1.3.3. Margen de EMC ............................................................................................ 37
1.3.4. Fuente de ruido .............................................................................................. 38
1.3.5. Tipos de ruido ................................................................................................ 39
1.3.6. El medio de propagaci¢n del ruido ................................................................ 40
1.3.7. Receptor del ruido .......................................................................................... 40
1.3.8. ¨C¢mo debemos dise¤ar los circuitos electr¢nicos? ...................................... 41
1.3.9. EMC desde el inicio del dise¤o ..................................................................... 42
1.3.10. ¨Por d¢nde empezamos? ................................................................................ 43
1.3.11. M?todos de dise¤o de EMC ........................................................................... 45
1.3.12. Auto-compatibilidad o integridad de la se¤al ................................................ 46
1.3.13. Las cuatro fuentes de distorsi¢n de la se¤al ................................................... 47
2. Seguridad Funcional (Functional Safety) ......................... 49
2.1. Conceptos de seguridad funcional .................................................................... 49
2.1.1. ¨Qu? es la seguridad funcional en sistemas electr¢nicos? ............................. 49
2.1.2. Funciones de seguridad .................................................................................. 50
2.1.3. Safety Integrity Level SIL (Nivel de Seguridad Integral) .............................. 50
2.1.4. Clasificaci¢n de las funciones de seguridad .................................................. 51
2.1.5. An lisis de peligros (Hazard analysis) .......................................................... 51
2.1.6. Identificaci¢n de riesgos (Risk assesment)..................................................... 51
2.1.7. Desaf¡os al trabajar con seguridad funcional ................................................. 52
2.2. El porqu? de los errores en el producto ........................................................... 52
2.2.1. Problemas con el equipo de trabajo ............................................................... 53
2.2.2. Proceso desorganizado ................................................................................... 54
2.2.3. Problemas con el producto ............................................................................. 55
2.2.4. Tecnolog¡a inadecuada .................................................................................. 55
2.3. Condiciones reales de ensayos de EMC ........................................................... 56
2.3.1. Ensayos combinados de EMC y ambientales ................................................ 56
2.3.2. Seguridad funcional durante el ciclo de vida del producto ............................ 56
3. Fundamentos electromagn?ticos ....................................... 59
3.1. Campos electromagn?ticos ................................................................................ 59
3.2. Campo el?ctrico .................................................................................................. 59
3.2.1. Cargas y electrones ........................................................................................ 60
3.2.2. ¨C¢mo se representa el campo el?ctrico? ...................................................... 60
3.2.3. Potencial el?ctrico y diferencia de potencial .................................................. 61
3.3. Condensadores ................................................................................................... 62
3.3.1. Capacidad de un condensador (Faradios) ...................................................... 63
3.3.2. El valor del condensador................................................................................ 64
3.3.3. El condensador de desacoplo adecuado ......................................................... 65
3.3.4. Resonancia en paralelo .................................................................................. 66
3.3.5. Estabilidad a largo t?rmino (Capacitance drift) ............................................ 66
3.3.6. Coeficiente de temperatura (TC) ................................................................... 67
3.3.7. Rated capacitance (CR) .................................................................................. 67
3.3.8. Rated voltage (UR) ......................................................................................... 67
3.3.9. Corriente de rizado ........................................................................................ 67
3.3.10. Surge voltage (US) ......................................................................................... 68
3.3.11. Voltaje AC sobrepuesto ................................................................................. 68
3.3.12. Voltaje inverso ............................................................................................... 68
3.3.13. Voltaje pulsante ............................................................................................. 68
3.3.14. Upper Category Temperature (UCT en §C) .................................................. 68
3.3.15. Temperatura y frecuencia ..........................
Todas las tecnologías electrónicas son vulnerables a errores y fallos de funcionalidad causados por interferencias electromagnéticas. Además, la sofisticación de la tecnología y el incremento en la densidad de integración, aumentan la susceptibilidad a las interferencias. Las fuentes de interferencia también han aumentado en los últimos años y la tendencia es a seguir haciéndolo tanto en número como en la intensidad de las señales interferentes. Estas fuentes de interferencia no sólo pueden ser externas al sistema, pueden provenir también de los propios circuitos electrónicos. Las emisiones, ya sean radiadas o conducidas, que se producen en los circuitos logran alcanzar otros circuitos próximos también en forma radiada o conducida y pueden producir fallos funcionales. La técnica que analiza, evalúa y previene el riesgo de tener fallos en los sistemas importantes para la seguridad de los usuarios se llama Seguridad Funcional, (Functional Safety).
Antiguamente la seguridad funcional y la EMC eran disciplinas distintas, pero finalmente se ha llegado a la conclusión de que una es consecuencia de la otra y se deben aplicar las medidas de EMC adecuadas durante la fase de diseño para que las interferencias no constituyan un riesgo en la seguridad de funcionamiento. El estándar de seguridad funcional es la norma IEC 61508. Esta norma, a pesar de que se encuentra en sus primeras fases, trata de cuantificar los riesgos de tener un fallo de seguridad funcional y obliga a realizar los cambios necesarios en el diseño para mantenerlo dentro de los límites aceptables de riesgo. Los costes financieros de aplicar una buena ingeniería de EMC están perfectamente cuantificados y siempre serán menores que los que pueden derivarse de situaciones de riesgos en seguridad funcional.
