FUENTES EMI EN UNA AERONAVE
Una interferencia es el efecto de una energía no deseada, debida a una o varias emisiones, radiaciones o inducciones sobre la recepción de un sistema de radiocomunicación, que se manifiesta como degradación de la calidad, falseamiento o perdida de la información que se podría obtener en ausencia de esta energía no deseada. Y compromete el funcionamiento de servicios de radionavegación y de seguridad e interrumpe o impide el de radiocomunicación.
Las fuentes EMI que más destacan son las procedentes del hombre, las cuales se dividen en externas e internas a la aeronave y las fuentes naturales.
FUENTES EMI PROCEDENTES DEL HOMBRE EN UNA AERONAVE
FUENTES EMI EXTERNAS:
Las emisiones de estas fuentes EMI pueden provenir tanto de fuentes terrestres como extraterrestres. Las fuentes de ruido EM son debidas fundamentalmente a emisiones de comunicaciones (banda comercial, comunicaciones de navegación aérea y radares) y a equipos industriales y de consumo.
Una de las principales fuentes EMI externas son las radiocomunicaciones. Tiene la finalidad de mantener el contacto entre aeronaves en vuelo y la tierra. También existen estaciones aeronáuticas de tierra-a-tierra, para mensajes de servicio entre aeródromos o centros de control, pero éstas suelen estar en frecuencias punto-a-punto. Las bandas de frecuencias específicas del servicio aeronáutico, por ejemplo, son: 2850-3155, 4650-4750,8815-9040... Las que mejor oiremos serán las emisoras de los aviones, ya que, aunque menos potentes, están mejor situadas para que las ondas nos lleguen bien. Para el caso en el que en las zonas de población muy densa, las comunicaciones aeronáuticas son más cortas al haber más estaciones en tierra y se hacen en frecuencias de VHF (AIR de 118-135 MHz.). Las bandas de frecuencia preferentes durante el día serán las de 8, 11 y 13 MHz. Y durante la noche las de 4,5 y 5 MHz.
Estas fuentes han aumentado considerablemente a partir de los años sesenta. Hace veinte años se registraban pocos casos de interferencia debido a que la aviación disponía de bandas para su utilización exclusiva y los servicios de radiocomunicaciones hacían un uso relativamente bajo del espectro de radiofrecuencias (RF). Durante los dos últimos decenios el espectro aeronáutico se comparte de manera creciente con servicios no aeronáuticos, introduciendo nuevas fuentes potenciales de interferencia.
El crecimiento extraordinario de la industria de las telecomunicaciones hace más probable la interferencia proveniente de los sistemas que funcionan fuera de las bandas aeronáuticas. Otro factor es la introducción de nuevos sistemas aeronáuticos que utilizan el espectro RF para las comunicaciones y la navegación.
La fuente más común en las fuentes EMI externas es la energía RF procedente de un transmisor que interfiere en la frecuencia de operación de los receptores aeronáuticos.
Otra fuente de interferencia proviene de una comparición acrecentada de servicios no aeronáuticos. Esta situación fue provocada por las modificaciones de la tabla de atribuciones de frecuencias, establecida por la UIT en las conferencias mundiales de radiocomunicaciones.
Otras de las fuentes más comunes es la utilización de bandas de frecuencia adyacentes a las bandas aeronáuticas, en que existen en funcionamiento sistemas de radiocomunicaciones que utilizan señales de potencia relativamente alta. Un ejemplo es el uso de la banda 100-108 MHz por el servicio de radiodifusión FM que puede provocar interferencia a un sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS) este sistema le indica al piloto el rumbo de la pista y el ángulo de descenso que debe tomar para aterrizar en el aeropuerto. El sistema consta de dos equipos uno al final de la pista llamado Localizador, que le indica al piloto el eje de la pista, ésta parte trabaja en la banda de VHF .El otro equipo se encuentra en el umbral de la pista y se llama Trayectoria de planeo. Le envía la señal con un ángulo de 3 grados que es la forma correcta con la cual descienden para poder aterrizar de una forma segura, este equipo trabaja en la banda de UHF.
Figura 3. Sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS), capturado de la cabina de una aeronave. Referencia: http://orbita.starmedia.com/~emigdio1/radioayu.htm
Figura 4. Ejemplo de un aterrizaje realizado mediante la utilización del sistema ILS. Esta imagen corresponde al Localizador que le indica al piloto el eje de la pista, esta parte trabaja en la banda de VHF. Referencia: http://orbita.starmedia.com/~emigdio1/radioayu.htm
Figura 5. Ejemplo de un aterrizaje realizado mediante la utilización del sistema ILS. Esta imagen corresponde a la Trayectoria de planeo, le envía la señal con un ángulo de 3 grados que es la forma correcta con la cual descienden para poder aterrizar de una forma segura, este equipo trabaja en la banda de UHF. Referencia: http://orbita.starmedia.com/~emigdio1/radioayu.htm
También puede provocar interferencias a una radiobaliza omnidireccional de muy alta frecuencia (VOR) que funciona apenas por encima de 108 MHz. Este sistema le indica al piloto su rumbo o dirección exactas hacia o desde la estación que le envía la señal electrónica. Los radiales emitidos por los equipos VOR son captados por la aeronave, por medio del equipo OBS, que le indica al piloto el desplazamiento del avión con respecto al radial seleccionado. Se instalan los equipos VOR en cada aeropuerto y en lugares estratégicos su cobertura es de 100 MN en forma omnidireccional cubriendo los 360 grados al rededor de la estación.
Figura 6. Equipo OBS, que se encuentra en la aeronave. Capta los radiales emitidos por los equipos VOR. Indican al piloto el desplazamiento del avión con respecto al radial seleccionado.
Referencia: http://orbita.starmedia.com/~emigdio1/radioayu.htm
Figura 7. Equipos VOR instalados en el aeropuerto en lugares estratégicos su cobertura es de 100 MN en forma omnidireccional cubriendo los 360 grados al rededor de la estación. Referencia: http://orbita.starmedia.com/~emigdio1/radioayu.htm
Los diversos aparatos electrónicos personales que los pasajeros llevan a bordo de una aeronave, son una nueva fuente de interferencia: los juegos de computadoras, computadoras portátiles y aparatos de radio. Los teléfonos celulares constituyen un importante problema ya que podrían interferir con el equipo de navegación y comunicaciones de a bordo.
Aquí hay otros ejemplos en los que los anchos de banda de frecuencias están muy próximos o coinciden con el ancho de banda de las aeronaves:
- MARKER BEACON: 74,6 - 75 MHz
- SENDA DE PLANEO: 328,6 – 355 MHz
- LORAN C: 90 – 110 MHz
- BANDAS MARÍTIMAS: 285 – 325 MHz; 2,9 – 3,1 GHz; 5,7 – 5,65 GHz.
- RADARES que son las mayores fuentes de ruido con posibilidad de EMI debido a sus grandes picos de potencia pulsada y a su gran ancho de banda debido a sus armónicos. Además de los sistemas radares embarcados en la aeronave.
La saturación existente en el espectro de frecuencias VHF requeridas para los servicios de comunicaciones tierra/aire, ha obligado a reducir la separación actual de 25 KHz a 8,33 KHz. Este cambio en la asignación de frecuencias aumentará el numero de canales disponibles en la banda VHF de comunicaciones aeronáuticas, que permitirá la creación de nuevos sectores de control y contribuir así al aumento de la capacidad de gestión del transito aéreo.
Los Procedimientos Suplementarios Regionales de la OACI (Doc.7030/4) para la región EUR recogen la obligatoriedad de instalar equipo de comunicaciones con capacidad para separación entre canales de 8,33 KHz en aquellas aeronaves que operen en el espacio aéreo superior de Europa. En los sectores 8,33 KHz no se permitirá la utilización de equipos radio con separación 25 KHz. Según la reglamentación vigente las aeronaves tendrán que ser equipadas con un mínimo de dos equipos de radio compatibles con la separación 8,33 KHz. La frecuencia de emergencia de 121,5 MHz no se verá afectada.
DESDE EL 31 DE OCTUBRE DE 2002:
Gran parte de los estados de la región Europea, incluida España, van a participar en la expansión horizontal de la separación entre canales de 8,33 KHz por encima de FL245.
España no implantará el sistema de separación 8,33 KHz al menos hasta el 2002-2003. El sistema de comunicaciones VHF tierra/aire en España está basado en la utilización de la técnica de frecuencias de portadoras desplazadas (sistema off-set carrier, también llamado CLIMAX), incompatible con la separación de 8,33 KHz. Por ello, no es posible a medio plazo migrar a esta separación entre canales. Los usuarios del espacio aéreo deberían tener en cuenta que estos sistemas off-set carrier, cuya utilización está bastante extendida, pueden continuar usándose en Europa durante bastantes años. Sin embargo, y de acuerdo con la planificación realizada para Europa, todas las aeronaves que operen en el espacio aéreo español por encima de FL245 deberán estar provistas de equipos de radio con capacidad de separación de 8,33 Khz. entre canales desde el 7 de octubre de 1999, salvo que se les haya concedido exenciones.
FUENTES EMI INTERNAS:
Estas fuentes de ruido EM serán todas aquellas componentes de la aeronave que puedan conducir o radiar energía electromagnética. A continuación enumeramos ejemplos de estas fuentes EMI:
- Cables: Los cables proporcionan un medio de acoplamiento indeseado por inducción o conducción de otros cables, circuitos o equipos de la aeronave.
- Conectores: Aunque no son una fuente de ruido eléctrico, pero pueden llegar a serlo indirectamente debido a una mala conexión.
- Generadores y motores eléctricos: Los generadores y motores que utilizan escobillas y conmutadores son fuentes EMI en forma de transitorios que se generan como resultado del arco voltaico de descarga generado por la separación de las escobillas.
- Relés: Los relés y solenoides electromagnéticos son capaces de producir EMI sobre otros equipos, una vez que se desenergitiza el relé, la energía electromagnética almacenada produce un voltaje que produce arcos de descarga en los contactos de relé generando una EMI en forma de transitorios.
- Componentes en estado sólido: Los diodos pueden producir transitorios al estar alimentados por corriente alterna.
FUENTES EMI PROCEDENTES DE LA NATURALEZA EN UNA AERONAVE
Estas fuentes pueden ser fuentes de origen solar y cósmico, descargas eléctricas atmosféricas, etc. Nosotros nos vamos a centrar en las descargas eléctricas atmosféricas o más comúnmente llamados como rayos.
La causa principal de los rayos son las tormentas, pero también pueden surgir rayos con tempestades de nieve, e incluso de arena. La estadística ha puesto de manifiesto que el 75 % de los rayos que han alcanzado los aviones, han ocurrido a temperaturas entre +3º C y -5ºC, intervalo éste que se corresponde normalmente con zonas de atmósfera turbulenta y de precipitaciones. Sea cual sea la posición relativa del avión al atravesar una zona tormentosa con descargas eléctricas, éstas, en forma de rayos, hacen partícipe al avión del recorrido escalonado del rayo, quedando justificado el desvío, aun cuando muy pequeño, de la trayectoria del rayo por el desplazamiento del avión. Los rayos producen dos tipos de efectos sobre las aeronaves:
- los efectos directos, que resultan de los daños que pueden ocurrir en los puntos de impacto inicial del rayo en el avión y su paso a través de la estructura del mismo.
Figura 8. Ejemplo de los efectos directos de los rayos sobre las aeronaves. La elevada intensidad de la corriente del rayo puede dar lugar a picaduras o quemaduras en la zona de entrada del rayo. Referencia: http:// www.geocities.com/bdelicad/rayos/rayo.htm
La corriente eléctrica que fluye por la estructura puede saltar en forma de arco e incluso de chispa cuando la separación de componentes metálicos es crítica respecto a las intensidades de corriente procedentes del rayo. El criterio de diseño para obviar esto es limitar el mínimo espesor del recubrimiento del avión en las zonas de posible primer impacto del rayo, para impedir que se funda localmente. Para evitar los arcos y chispas, separación de las partes metálicas lado a lado, han de dejar espacios de muy poca resistencia al paso de la corriente, completándose con uniones entre ellas, que hagan conductora toda la superficie exterior.
- los efectos indirectos, generados por los campos eléctricos y magnéticos debidos a la corriente principal de descarga.
Figura 9. Ejemplo de los efectos indirectos de los rayos sobre las aeronaves. El rayo incide sobre la punta de la aeronave y el flujo magnético se va propagando a través del mismo. Referencia: http:// www.geocities.com/bdelicad/rayos/rayo.htm
Son las corrientes inducidas en la estructura, cableado, tuberías de los sistemas hidráulicos y equipos eléctricos y electrónicos de a bordo. Técnicas especiales de aislamiento y masa se utilizan para la protección. Especialmente los componentes de aniónica deben estar protegidos cuando están próximos a zonas de flujo de descarga del rayo, y disponer de sistemas redundantes ante la posibilidad de que el sistema que está en funcionamiento en el momento de descarga del rayo pudiera quedar inoperativo.
Las consecuencias que se producen en una aeronave con todas estas fuentes EMI son:
- Cambios en la marcación de algún indicador de cabina.
- Pérdida del EFIS.
- Parpadeo de luces.
- Ilegibilidad del EADI (Electronic Attitude Director Indicador).
- Pérdida del panel de control automático.
- Ilegibilidad del display de la unidad de control.
- Inestabilidad en la presentación de los displays electrónicos.
- Movimiento de los actuadotes de control de mandos de vuelo, de rueda de morro, etc.
- Ruido en los interfonos de cabina.
- Perdida de la memoria en el computador de vuelo.
- Fallo en la operación del computador de datos de aire.
Estos son algunos ejemplos de los problemas de carácter electromagnético que pueden aparecer en una aeronave, pudiendo llegar a veces a crear serios peligros para la seguridad o su buen funcionamiento.