Como a EMC contribui para a segurança.

Não podemos partir do pressuposto de que os numerosos produtos elétricos e de radiocomunicações irão sempre coexistir sem interferências. Somente medidas específicas para compatibilidade eletromagnética (EMC) podem assegurar que marcapassos cardíacos não sofram interferências e as aeronaves transportem seus passageiros com segurança até seus destinos.

Com força eletromagnética total

O maior incidente conhecido com EMC poderia ter causado um desastre global, mas não houve consequências sérias pois os dispositivos elétricos que seriam afetados simplesmente não existiam. Porém, na época, a reação de sistemas de telégrafo chamou a atenção sobre a potência de fenômenos eletromagnéticos quando campos com alta intensidade estão envolvidos. Os postes de telégrafo emitiram faíscas, deixando em choque os operadores de telégrafo que não sabiam o que fazer com seus equipamentos, fitas ticker tape pegaram fogo e mensagens estranhas foram emitidas sem que ninguém as tivesse enviado. Fenômenos atmosféricos como auroras, normalmente visíveis somente em regiões do mundo de altas latitudes, puderam ser vistos até regiões equatoriais. Os especialistas acreditam que uma tempestade magnética solar tão forte quanto a que ocorreu em 1859 teria causado impacto catastrófico em nossa infraestrutura de alta tecnologia. Estatisticamente, esse tipo de tempestade ocorre somente a cada 500 anos. Ao invés de tentar se proteger contra os fenômenos naturais, a proteção de dispositivos elétricos contra interferências de outros equipamentos têm sido uma prática comum há muitos anos. E, ao considerarmos como nossa estrutura de redes sem fio é onipresente, essa prática será ainda mais importante no futuro.

As emissões tornam-se audíveis

Antes da propagação de ondas de rádio ser descoberta em 1900 e rapidamente utilizada para comunicações, não havia um sistema sensorial capaz de transformar baixos intervalos de frequências em um espectro eletromagnético perceptível aos seres humanos. Como resultado, por muito tempo as pessoas não tinham ideia da quantidade de poluição eletromagnética sendo gerada pelos dispositivos elétricos, principalmente motores, e ninguém se importou com isso por várias décadas. Foi somente com o advento do broadcasting por rádio nos anos 1920 e o contínuo "monitoramento" de parte da banda de radiofrequência (em um momento inicial, somente uma pequena parte dela) que o assunto se tornou aparente. Intensos ruídos causavam interferência no modesto prazer de simplesmente ouvir, mostrando claramente que não havia somente um espectro eletromagnético para todos e que era necessário lidar cuidadosamente com o eletromagnetismo.

Ondas eletromagnéticas não respeitam fronteiras nacionais

Portanto, era óbvio e previsível que um órgão internacional fosse encarregado da formulação de recomendações de proteção técnicas. O "Comité international spécial des perturbations radioélectriques" (Comitê Internacional Especial para Interferências de Rádio) foi estabelecido em 1934 e ficou conhecido como CISPR operando sob a égide da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC). Ele continua sendo a instituição com autoridade para publicação de padrões de compatibilidade eletromagnética. Outros comitês e comissões, tais como CENELEC, ETSI, FCC e ANSI, complementam o trabalho do CISPR e asseguram que os produtos que contém componentes elétricos não sejam comercializados sem aprovação regulamentar. Todas as empresas atuantes nos mercados e órgãos designados nacionalmente delegam representantes para os comitês destas organizações de serviços públicos sem fins lucrativos, cujas recomendações possuem força de lei em resoluções estatutárias. Como fabricante líder de equipamentos de teste e medição, a Rohde & Schwarz também participa da padronização, pois mesmo as melhores regulamentações são inúteis se não for possível verificar a conformidade através de medições a custos aceitáveis.

Na União Europeia, a marca "CE" em um produto indica que ele está em conformidade com os requisitos de todos os padrões relevantes, incluindo os padrões para EMC. A etiqueta de conformidade com FCC serve para o mesmo propósito nos EUA. Entretanto, a aprovação formal de todos os produtos não é possível devido à enorme quantidade de produtos e aos custos que seriam gerados; portanto, os fabricantes arcam com essa responsabilidade. Eles devem assegurar que seus produtos estejam em conformidade com os padrões. Quaisquer empresas que desrespeitarem padrões estão sujeiras a rigorosas penalidades ou pelo menos a serem proibidas de comercializar seus produtos. Mesmo produtos caros algumas vezes escapam dos testadores. Por exemplo, um a teste de bicicletas elétricas feito pelo Stiftung Warentest (conhecida organização alemã para defender os interesses do consumidor) há alguns anos atraiu muita atenção da mídia, pois foi constatado que algumas bicicletas elétricas são fontes de interferências. Mesmo atualmente, as características de EMC de muitos produtos ainda são insuficientes. Um estudo de 2019 da Agência Nacional de Redes da Alemanha constatou que 21,5 % dos produtos pesquisados não está em conformidade com as regulamentações.

Antes incômodas, hoje perigosas

O objetivo dos padrões de EMC é assegurar que um produto que não deve emitir sinais de interferência – tais como um motor ou forno de micro-ondas – esteja em conformidade com estes requisitos, ou que um produto aprovado para operações de rádio ou broadcast – tal como um dispositivo WLAN – esteja em conformidade com os requisitos do padrão aplicável e não cause interferências ou perturbações em outros serviços sem fio. Adicionalmente, todos os produtos devem ser imunes às interferências eletromagnéticas externas dentro do alcance dos limites prescritos. As falhas no cumprimento dessas condições podem causar todo tipo de incidentes, desde simples incômodos até graves acidentes.

Por exemplo, a queda da aeronave alemã Tornado foi nitidamente causada devido à resposta da aviônica de bordo ao forte sinal de rádio de um transmissor de onda curta sobre o qual a aeronave voou em baixa altura. Como resultado, o fabricante da aeronave foi obrigado a fazer alterações no projeto. A imprensa japonesa relatou que robôs industriais começaram a se mover na presença de pessoas, presumivelmente sob a influência de emissões radiadas da fábrica, causando diversos acidentes fatais. Inúmeros incidentes relativamente pequenos incluem a recepção do som de um bebê chorando no painel de comando de uma aeronave como resultado de babás eletrônicas sem aprovação; portões de garagem bloqueados por rádios militares e motoristas que não conseguem entrar em seus veículos, pois seus sistemas de entrada sem chave por reconhecimento remoto param de funcionar de repente com sinal ocultado por interferências eletromagnéticas da mesma frequência.

Veículos como critério

O bloqueio de um sistema de entrada sem chave por reconhecimento remoto é incômodo, mas geralmente não é perigoso. Porém os veículos modernos estão cheios de componentes elétricos e eletrônicos com cada vez mais funções relevantes para a segurança. A compatibilidade eletromagnética de todos os sistemas de bordo é essencial, pois somente veículos seguros podem receber aprovação. Diversos padrões de EMC específicos para o setor automotivo, por exemplo para imunidade a interferências acopladas nos fios, têm como objetivo assegurar isso. Regulamentações adicionais são aplicáveis a dispositivos de rádio, que agora estão sendo instalados em veículos com frequência cada vez maior. Junto com a EMC tradicional, a coexistência sem problemas se uma ampla gama de serviços de radiocomunicações está se tornando cada vez mais importante, não somente em veículos. Tecnologias de comunicações móveis e de curto alcance, tais como Wi-Fi e Bluetooth®, junto com funções de GPS, rádio e controle remoto, bem como radares no caso de veículos, frequentemente são integradas no mesmo produto e devem funcionar simultaneamente sem causar interferências mútuas. Se a tecnologia sem fios for implementada inadequadamente, os sinais úteis podem facilmente se transformar em sinais de interferências. Os fornecedores e fabricantes de veículos levam essa questão muito a sério, no mínimo por motivos de responsabilização jurídica, e utilizam sofisticadas instalações de teste.

Importância vital

Questões de EMC têm consequências particularmente graves no setor da medicina, em que a vida e a saúde dependem do funcionamento confiável de equipamentos ou implantes. São conhecidos numerosos casos em que marcapassos cardíacos mais antigos, que não eram testados tão detalhadamente na presença de sinais de rádio, apresentaram sensibilidade a interferências externas e, algumas vezes, erraram o passo. A Nintendo, por exemplo, indica explicitamente nas instruções de segurança de seus console Nintendo DS que ele deve ser mantido a pelo menos 25 centímetros de pessoas portadoras de marcapassos cardíacos quando a função sem fios estiver ativada. Existiam (e ainda existem) recomendações semelhantes para telefones celulares. Apesar dos atuais implantes serem considerados imunes a esses problemas, são necessários consideráveis cuidados no desenvolvimento de produtos; principalmente agora que os fabricantes estão conscientes dos perigos. Existem boas razões pelas quais a organização Food and Drug Administration (FDA) dos EUA se reserva o direito de aprovar dispositivos que também têm interfaces sem fios na área médica; uma área pela qual a Comissão Federal de Comunicações (FCC) geralmente é responsável. Os fabricantes de dispositivos da área médica devem demonstrar em detalhes como eles impedem os potenciais perigos e quais foram os métodos de teste utilizados para comprovar a compatibilidade eletromagnética. Se ainda não houver padrões para algum dispositivo inovador, o fabricante deve assegurar proativamente de que o dispositivo funcione sem interferências na área de utilização pretendida e, se necessário, ele deve desenvolver os métodos de teste adequados. Por exemplo, os especialistas em EMC da Rohde & Schwarz estão atualmente colaborando com um laboratório de testes para desenvolver um procedimento para testar a nova geração de monitores para pacientes de um grande fabricante de equipamentos médicos.

Hospitais, e principalmente unidades de tratamento intensivo, devem poder confiar na imunidade a interferências dos equipamentos utilizados para o cuidado e o monitoramento de pacientes. Por motivos de segurança, ainda é uma prática comum proibir dispositivos de comunicações móveis completamente, pelo menos em blocos cirúrgicos. Adicionalmente, cada vez mais dispositivos da área médica também emitem sinais de rádio, pois as conexões por fio para transmissão de dados estão sendo substituídas por comunicações sem fio, tais como Bluetooth®. Aplicações remotas em medicina contam cada vez mais com redes móveis 5G de baixa latência para aplicações em tempo real. Soluções de teste integradas, tais como as desenvolvidas pela Rohde & Schwarz, concentram o foco não somente na EMC e na capacidade de coexistência dos dispositivos em teste, mas também em seus parâmetros funcionais (desempenho de dados e rádio). Isso acelera e reduz os custos dos testes de tecnologias cada vez mais complexas.

Proteger seu dia a dia digital

A quantidade de produtos de radiocomunicações explodiu desde a virada do século e excede em muito o número de pessoas no planeta. Serviços inteligentes de comunicações móveis baseados em nuvem hoje fazem parte de todas as áreas de nossas vidas. Redes domésticas sem fios são comuns e veículos conectados com seus ambientes se tornarão realidade em breve. Todas essas conquistas requerem a utilização restrita de recursos de frequência limitados. Os padrões definem as fronteiras em que a tecnologia pode funcionar, mas demonstrar que tudo está OK – ou não – é possível somente com equipamentos especiais de teste e medição.