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  3. El desafío HEMP

Objetivo: una protección frente a HEMP de primera clase

Podemos contribuir a proteger los equipos eléctricos contra los efectos del HEMP, pulso electromagnético a gran altitud. Para elevar el nivel de innovación y aprender tanto como sea posible, nos planteamos retos marcándonos como objetivo el peor caso. Nuestra visión es la protección total contra el efecto de explosiones de armas nucleares en el espacio.

"Sé que podemos mejorar aún más el rendimiento de nuestro sistema de sellado para apantallamiento electromagnético. Ya tenemos uno de los mejores sistemas del mundo, pero también tenemos los conocimientos de nuestra amplia experiencia e ideas claras sobre cómo mejorarlo", señala Mikael Grudd, especialista en EMC de Roxtec. 

Mikael Grudd es uno de los principales ingenieros que investiga las posibilidades del apantallamiento electromagnético en el laboratorio electromagnético de Roxtec en Karlskrona, Suecia. Es un centro impresionante con equipos avanzados para pruebas de compatibilidad electromagnética, así como de apantallamiento contra interferencias y pulsos electromagnéticos. El laboratorio en constante actualización incluye instalaciones de tests para aplicaciones de alta tensión.  

"Tenemos una ambición elevada", explica Mikael Grudd. "Nos aseguramos de contar con un excelente equipo de pruebas para mantenernos en el estado del arte. Es importante poder realizar tests y mediciones por nuestra cuenta si queremos desarrollar los mejores productos".     

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Le presentamos a Mikael Grudd, responsable técnico de productos EMC en Roxtec.

Luchando contra los factores destructivos

Entonces, ¿cuál es el reto que se han planteado Mikael Grudd y el equipo de Roxtec EMC? Los HEMP, pulsos electromagnéticos de gran altitud, se crean mediante la detonación de un arma nuclear a decenas de kilómetros o más de la superficie terrestre. La distancia se elige según el área objetivo y el efecto desastroso deseado.    

El HEMP no provoca el caos a través de la explosión, sino a través de los tres pulsos electromagnéticos subsiguientes. El primero, denominado E1, es corto pero fuerte y alcanza su punto máximo rápidamente. Es demasiado rápido para que los dispositivos de protección contra descarga de rayos reaccionen y llega a romper la microelectrónica sensible. El segundo pulso, E2, tiene características similares a los truenos y los relámpagos, y sus efectos pueden controlarse de forma segura con la protección contra rayos normal. El tercero, E3, es un pulso de larga duración. Puede durar varios minutos y provocar una gran perturbación geomagnética en forma de distorsión temporal del campo magnético terrestre. A menudo, como puede suceder con las tormentas geomagnéticas provocadas por una erupción solar, supone un desastre total para las infraestructuras críticas. Hace que los transformadores se sobrecalienten y exploten, y puede destruir toda la red eléctrica. El suministro de electricidad se interrumpe y toda la electrónica moderna, incluidos los ordenadores, los sistemas de comunicación y los sistemas en automóviles y aviones, en un área muy extensa, corren el riesgo de sufrir daños graves en tan solo unos segundos.   

Duración frente a campo eléctrico, [V/m], de HEMP E1-E3 según IEC 61000-2-9.

Intensidad de campo eléctrico frente a frecuencia (V/m)/Hz de E1-E3 según IEC 6100-2-9.

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Animación de HEMP

Alto riesgo de daño 

También existe otra amenaza creada por el hombre denominada NNEMP, pulso electromagnético no nuclear. Ciertas armas militares en aviones, drones, misiles o vehículos pueden generar un pulso potente sin reacción nuclear. El alcance del arma cuenta desde unos pocos metros hasta varios kilómetros. 

Es cierto que los sistemas eléctricos desprotegidos sufrirán en caso de un ataque HEMP o NNEMP. Sin embargo, los efectos y el daño pueden reducirse y evitarse el mal funcionamiento si el sistema se encapsula en un volumen o recinto protegido electromagnéticamente.

Cómo protegerse frente a ataques

Una barrera o blindaje electromagnético que envuelva los sistemas y componentes es la protección más eficaz. Diseñada para desviar y reflejar el pulso electromagnético, la barrera protege el equipo eléctrico en su interior. Tiene que preparar bien la barrera o el apantallamiento en todos los puntos de entrada con el objeto de mantener la integridad del HEMP. Concéntrese en el edificio, con sus paredes, puertas, ventanas y ventilación, así como en los puntos de entrada. 

  • Las paredes deben ser de material conductor y cada sección de la estructura debe tener contacto eléctrico continuo. Las puertas deben estar blindadas y las ventanas se pueden revestir con una barrera protectora. Las ventilaciones de panal se utilizan como filtro que mantiene el pulso fuera de la barrera creada o apantallamiento.
  • Los puntos de entrada son para cables y tuberías. Esto requiere una atención especial ya que los cables y las tuberías contienen piezas metálicas que atraviesan la barrera o el apantallamiento. Los cables o tuberías metálicas actúan como antenas que absorben energía electromagnética en un lado de la barrera o apantallamiento y lo transmiten hacia el otro lado. El enrutamiento incorrecto de cables y tuberías pone en riesgo la protección. 
     
    • Los cables dirigidos a través de una barrera electromagnética necesitan blindaje para evitar que el pulso induzca corrientes o tensiones en los conductores internos que conducen señales o energía. Hay que conectar el apantallamiento del cable a la envoltura de la barrera o blindaje a través de una conexión de baja impedancia.
    • Las tuberías que atraviesan una barrera o apantallamiento electromagnético deben ser de metal para evitar que el pulso se propague a través del contenido. El metal actuará como apantallamiento y tiene que conectarse a la envoltura de la barrera o blindaje a través de una conexión de baja impedancia.

Tanto para cables como para tuberías, se prefiere una conexión envolvente de 360 grados para proteger eficazmente contra el pulso.

"Creo que tenemos las ideas, así como los cálculos y las respuestas que necesitamos para desarrollar una solución aún mejor. Ahora podemos ofrecer una protección eficiente, pero queremos que sea mejor y más fácil de usar", dice Mikael Grudd.

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