Mayor seguridad gracias a las medidas de compatibilidad electromagnética.

La coexistencia sin interferencias entre diversos productos eléctricos y de radiocomunicaciones es algo que no puede darse por descontado. Solamente con medidas específicas de compatibilidad electromagnética (EMC) es posible garantizar que, p. ej., un marcapasos no sufra perturbaciones, o que los aviones transporten con seguridad a los pasajeros hasta su destino.

Alto impacto electromagnético

El mayor incidente de compatibilidad electromagnética que se conoce podría haber provocado un desastre global, pero afortunadamente se superó sin consecuencias graves, y es que los dispositivos eléctricos a los que podía haber afectado sencillamente no existían todavía. Ante la reacción de los sistemas de telegrafía de entonces, sin embargo, quedó claro el gran impacto que pueden tener los fenómenos electromagnéticos cuando interfieren altas intensidades de campo. Los postes de telégrafos empezaron a soltar chispas, los operadores de telégrafos se apartaron asustados de sus equipos, las cintas de teletipo prendieron fuego, y se emitieron mensajes extraños que nadie había enviado. Llegaron a observarse auroras, que normalmente solo son visibles en altas latitudes, incluso hasta la región ecuatorial. Los expertos están convencidos de que hoy, una tormenta solar magnética con una fuerza como la de 1859 tendría consecuencias catastróficas en nuestra infraestructura de tecnología sofisticada. Según las estadísticas, se calcula que una tormenta de este tipo puede producirse solamente alrededor de cada 500 años. Al contrario de lo que ocurre con la protección contra los fenómenos naturales, la protección de los dispositivos eléctricos frente a interferencias causadas por otros equipos lleva mucho tiempo implantada. Y teniendo en cuenta la interconexión inalámbrica ubicua que nos rodea, podemos afirmar que en el futuro adquirirá todavía más importancia.

Un problema se vuelve audible

Antes de que se descubriera la propagación radioeléctrica alrededor de 1900 y de que trascendiera rápidamente a las comunicaciones, no existía un sistema sensorial que pudiera hacer perceptible el rango de bajas frecuencias del espectro electromagnético para el ser humano. Como consecuencia, durante mucho tiempo nadie fue consciente del nivel de contaminación eléctrica que generaban los dispositivos eléctricos, especialmente los motores, y por tanto tampoco se percibió como un inconveniente durante décadas. Con la llegada de la radio en los años 20 del siglo pasado y la «monitorización» continua de una parte de la banda de RF (al principio solo una parte muy reducida), el problema salió a la luz. El intenso ruido de fondo alteraba el placer de la escucha radiofónica, de por sí bastante precaria, poniendo de manifiesto claramente la existencia de un solo espectro electromagnético para todos, y que por tanto requería una minuciosa coordinación.

Las ondas electromagnéticas no respetan las fronteras nacionales

Ante la evidencia y en previsión para el futuro, se decidió encomendar la formulación de recomendaciones técnicas de protección a un organismo internacional. El «Comité international spécial des perturbations radioélectriques» (Comité Especial Internacional de Perturbaciones Radioeléctricas), fundado en 1934 y más conocido por sus siglas CISPR, actúa bajo los auspicios de la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) y es todavía hoy una institución con autoridad para la publicación de normas de compatibilidad electromagnética. Otros comités y comisiones, como CENELEC, ETSI, FCC y ANSI, complementan la labor del CISPR y garantizan que los productos que incluyen componentes eléctricos no lleguen al comercio sin la homologación reglamentaria. Todos los líderes del mercado y organismos nacionales competentes cuentan con representantes en los comités de estas organizaciones de servicio público sin ánimo de lucro, cuyas recomendaciones obtienen validez jurídica mediante resoluciones legislativas. Como fabricante líder de equipos de test y medida, Rohde & Schwarz también participa en la estandarización, y es que hasta las mejores normas son inútiles si no se puede verificar la conformidad realizando las medidas oportunas a un coste razonable.

En la UE, la marca CE en un producto indica que es conforme con los requisitos de todos los estándares relevantes, incluidos los relativos a la compatibilidad electromagnética. La etiqueta de conformidad FCC es el equivalente en EE. UU. Sin embargo, la certificación oficial de cada producto no es practicable dada la enorme cantidad de productos y los costes asociados, por lo que la responsabilidad se delega en los fabricantes, quienes deben garantizar que sus productos cumplen los estándares. Las infracciones de la normativa están penalizadas con graves multas y, como mínimo, conllevan la prohibición de la venta del producto. A veces, incluso los productos más caros incumplen los requisitos. Por ejemplo, un test de bicicletas eléctricas realizado por Stiftung Warentest (una conocida organización alemana de defensa del consumidor) realizado hace un par de años suscitó un enorme interés mediático al revelarse que algunas bicicletas provocaban interferencias. Aún en nuestros días, las características de compatibilidad electromagnética de muchos productos dejan bastante que desear. Un estudio realizado en 2019 por la Bundesnetzagentur, el organismo regulador de las telecomunicaciones alemán, constató que el 21,5 % de los productos analizados no cumplían los requisitos reglamentarios.

Desde simples molestias hasta situaciones de grave peligro

La finalidad de los estándares de compatibilidad electromagnética es garantizar que un producto que no debería emitir señales interferentes —como un motor o un horno microondas— cumple estos requisitos, o que un producto homologado para la radiocomunicación o la radiodifusión —como un dispositivo WLAN— es conforme con las especificaciones del estándar aplicable y que no perturbe ni interrumpa otros servicios inalámbricos. Además, todos los productos deben ser inmunes a interferencias electromagnéticas externas dentro del alcance de los límites prescritos. El incumplimiento de estas condiciones puede provocar desde efectos simplemente molestos hasta incidentes graves.

Por ejemplo, la colisión de un caza Tornado alemán fue claramente provocada por la reacción del sistema de aviónica de a bordo a una señal radioeléctrica intensa de un transmisor de onda corta mientras el avión lo sobrevolaba a baja altitud. Como consecuencia, el fabricante de la aeronave se vio obligado a modificar el diseño. En Japón, la prensa informó sobre robots industriales que empezaban a moverse en presencia de personas, posiblemente por la influencia de interferencias electromagnéticas de la fábrica, y que desembocó en una demanda por haber provocado varios accidentes mortales. Entre los muchos incidentes relativamente leves cabe citar la recepción del sonido del llanto de un bebé en la cabina de mando de un avión, procedente de un intercomunicador no homologado, puertas de garajes atascadas por interferencias de radios militares o conductores que no podían acceder a sus vehículos porque sus sistemas de acceso remoto sin llave dejaron de funcionar repentinamente al superponerse a la señal una interferencia electromagnética en la misma frecuencia.

Los vehículos como referentes

El bloqueo de un sistema de acceso sin llave puede resultar molesto, pero normalmente no supone un peligro. Sin embargo, los automóviles modernos están repletos de componentes eléctricos y electrónicos que incorporan cada vez más funciones relevantes para la seguridad. La compatibilidad electromagnética de todos los sistemas de a bordo es esencial, puesto que solo un vehículo seguro puede obtener la homologación. Para ello existe toda una serie de estándares de EMC específicos para el sector del automóvil, como por ejemplo de inmunidad a perturbaciones acopladas al cableado. Otros reglamentos se refieren a los dispositivos radioeléctricos, cada vez más presentes en los vehículos. Además de la compatibilidad electromagnética en el sentido clásico, la coexistencia sin problemas de una amplia gama de servicios de radiocomunicación adquiere cada vez más importancia, no solo en los vehículos. Las comunicaciones inalámbricas y las tecnologías de corto alcance, como Wi-Fi y Bluetooth®, así como las funciones de GPS, radio y control remoto y los radares en el caso de los vehículos, van a menudo integradas en un mismo producto y deben funcionar conjuntamente sin provocar interferencias recíprocas. Si la implementación de la tecnología inalámbrica no es correcta, las señales útiles pueden convertirse rápidamente en señales interferentes. Los proveedores y fabricantes de vehículos se toman muy en serio esta cuestión, aunque solo sea por motivos de responsabilidad, y utilizan para ello sofisticadas instalaciones de ensayo.

La salud y la vida en juego

Los problemas de compatibilidad electromagnética tienen consecuencias especialmente graves en el sector médico, donde la vida y la salud dependen de la operación fiable de los aparatos o los dispositivos implantados. Se sabe de muchos casos de marcapasos cardíacos de anteriores generaciones, cuando todavía no se analizaba con tanto rigor la presencia de señales radioeléctricas, que eran sensibles a interferencias externas y en ocasiones omitían un latido. Nintendo, por ejemplo, indicaba explícitamente en las instrucciones de seguridad de su consola de juego DS que debería mantenerse a como mínimo 9 pulgadas de distancia de personas portantes de un marcapasos si estaba activada la función inalámbrica. También existían (y existen todavía) recomendaciones similares para teléfonos móviles. A pesar de que puede partirse de que los implantes de hoy en día son inmunes en este sentido, especialmente ahora que los fabricantes han tomado conciencia de los riesgos, es necesaria una precaución máxima a la hora de desarrollar los productos. No en vano, la Agencia de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos se reserva el derecho de aprobar dispositivos médicos que incorporan interfaces inalámbricas, que normalmente son competencia de la Comisión Federal para las Comunicaciones (FCC). Los fabricantes de equipos médicos deben demostrar de forma detallada cómo previenen los potenciales peligros y qué métodos de ensayo han aplicado para verificar la compatibilidad electromagnética. Si se trata de un dispositivo innovador para el que no existen todavía estándares, es el fabricante quien debe garantizar de forma proactiva que el equipo funciona sin interferencias en el área de aplicación prevista y, si es necesario, desarrollar métodos de ensayo apropiados. Los especialistas en EMC de Rohde & Schwarz, por ejemplo, colaboran actualmente con un laboratorio de pruebas en la elaboración de un procedimiento de ensayo de los monitores de última generación para pacientes de un importante fabricante de equipamiento médico.

En los hospitales, y sobre todo en las unidades de vigilancia intensiva, es esencial poder confiar en la inmunidad a las interferencias de los aparatos utilizados para el cuidado y la monitorización de los pacientes. De hecho, todavía es una práctica habitual la prohibición por motivos de seguridad del uso de dispositivos de comunicación móviles de forma generalizada, al menos en las zonas de intervenciones. Asimismo, cada vez más aparatos médicos emiten también señales radioeléctricas, ya que las conexiones por cable para la transmisión de datos se van sustituyendo paulatinanente por enlaces inalámbricos, como p. ej. Bluetooth®. En el ámbito de la medicina a distancia, la apuesta apunta cada vez más hacia las redes móviles 5G de baja latencia para aplicaciones en tiempo real. Las soluciones de test integradas como las que desarrolla Rohde & Schwarz no se centran exclusivamente en las características de EMC y de coexistencia de los DUT, sino también, y simultáneamente, en sus parámetros funcionales (rendimiento de radio y de datos). Esto contribuye a acelerar y a ahorrar gastos en los ensayos de tecnologías cada vez más complejas.

Proteger nuestro estilo de vida digital

El número de productos radioeléctricos ha experimentado un boom desde el cambio de siglo, y supera con creces la cifra de habitantes del planeta. Los servicios inteligentes basados en la nube e inalámbricos invaden todos los ámbitos de la vida. Las redes inalámbricas domésticas están a la orden del día, y los vehículos interconectados con su entorno serán realidad en un futuro no muy lejano. Todos estos logros imponen un uso restrictivo de los recursos de frecuencia limitados. Los estándares definen los límites dentro de los cuales puede funcionar la tecnología, pero demostrar que efectivamente lo hace —o no— solo es posible con equipos de test y medida especiales.