Quando uma sala com blindagem EMI é instalada, observar as paredes e portas acabadas não indica se a sala realmente fornece o isolamento eletromagnético necessário.
A única forma prática de confirmar o seu desempenho é medir a eficácia da blindagem do invólucro completo.
Isso é particularmente importante para laboratórios de EMC, instalações de teste de equipamentos eletrônicos e ambientes de teste de alta-tensão. O requisito de blindagem é normalmente definido em uma faixa de frequência específica, portanto, não se pode presumir automaticamente que uma sala que funciona bem em uma frequência tenha um desempenho igualmente bom em toda a faixa.
Num projeto de engenharia, o teste de eficácia da blindagem não é, portanto, apenas uma formalidade final. É o processo usado para verificar se o sistema de blindagem acabado atende aos requisitos do projeto.
O que significa eficácia da blindagem?
A eficácia da blindagem descreve o quanto um invólucro reduz o campo eletromagnético que passa de um lado para o outro da estrutura de blindagem.
Normalmente é expresso em decibéis ou dB.
O relacionamento básico pode ser representado como:
SE(dB)=20 log₁₀(E₁/E₂)
onde E₁ representa a intensidade do campo eletromagnético medida sem a barreira de blindagem e E₂ representa a intensidade do campo medida com a barreira de blindagem instalada.
Por exemplo, se a intensidade do campo for reduzida por um fator de 100, a atenuação correspondente será de 40 dB.
Em testes reais de-salas de blindagem, a configuração da medição é mais complicada do que simplesmente colocar um medidor dentro e fora da sala. O método de teste, faixa de frequência, configuração da antena, posição da fonte e local de medição afetam o resultado.
É por isso que a eficácia da blindagem precisa ser medida de acordo com um procedimento de teste estabelecido e não através de uma comparação informal.
Por que a faixa de frequência é importante?
Uma sala de blindagem não possui um único valor de eficácia de blindagem que se aplique a todas as frequências.
A blindagem eletromagnética depende-da frequência.
A mesma sala pode fornecer atenuações diferentes em frequências diferentes porque a interação entre o campo eletromagnético e a estrutura de blindagem muda com a frequência.
Por esta razão, uma especificação de projeto deve definir a faixa de frequência que precisa ser testada.
Isto é especialmente importante para instalações EMC porque os equipamentos e métodos de teste podem cobrir uma faixa de frequência relativamente ampla.
Se um fabricante simplesmente declarar que uma sala oferece “alta eficácia de blindagem” sem identificar a faixa de frequência e as condições de teste relevantes, a informação não será suficiente para uma comparação técnica.
Como o teste é normalmente realizado?
O conceito geral é gerar um campo eletromagnético conhecido fora do invólucro de blindagem e medir o nível do campo na posição de teste correspondente.
A medição é então repetida com a sala de blindagem entre a fonte e o equipamento receptor.
A diferença entre a medição de referência e a medição obtida através do invólucro de blindagem representa a atenuação proporcionada pelo sistema de blindagem.
Em testes práticos, a medição pode ser realizada em múltiplas frequências e posições.
O arranjo exato depende do método de teste aplicável e do tipo de instalação de blindagem que está sendo avaliada.
O objetivo não é simplesmente obter um número impressionante. O objetivo é determinar se a sala concluída mantém o desempenho de blindagem exigido em toda a faixa de teste especificada.
Qual equipamento é usado?
Uma configuração típica de teste de eficácia de blindagem pode incluir uma fonte de sinal ou sistema de transmissão, antenas de transmissão e recepção, um analisador de espectro ou receptor de medição adequado, cabos e equipamentos de medição associados.
A configuração do equipamento depende da faixa de frequência e do procedimento de teste aplicável.
A antena transmissora gera o campo eletromagnético, enquanto o sistema receptor mede a intensidade do campo.
O nível de referência é estabelecido antes que o invólucro de blindagem seja introduzido no caminho de medição. O teste é então repetido com a sala de blindagem instalada.
A diferença entre as duas medições fornece a base para calcular a eficácia da blindagem.
O próprio equipamento de medição também precisa ser apropriado para a faixa de frequência testada. Não se deve simplesmente presumir que um sistema de teste projetado para uma faixa de frequência fornece resultados confiáveis em outra.
A sala é testada como um sistema completo
Um ponto importante é que o teste avalie a sala de blindagem completa, e não apenas o aço ou outro material condutor utilizado em suas paredes.
Esta distinção é importante.
Uma sala de blindagem pode ter um excelente material de parede, mas ainda assim produzir resultados globais pobres devido a um problema com a porta, uma junta, uma interface de cabo ou uma abertura de ventilação.
Durante o teste, todos esses componentes fazem efetivamente parte do mesmo invólucro eletromagnético.
É por isso que os testes de eficácia da blindagem podem revelar problemas que não podem ser identificados pela inspeção visual da sala.
Portas de blindagem precisam de atenção especial
A porta de blindagem costuma ser uma das áreas mais importantes a serem verificadas.
Uma porta blindada fechada deve manter a continuidade elétrica com a moldura circundante. Se a superfície de contato estiver danificada, contaminada, desalinhada ou não fizer contato suficiente, poderá ocorrer vazamento eletromagnético.
Grandes portas deslizantes de blindagem podem exigir atenção adicional devido ao seu tamanho e movimento mecânico.
Uma porta deslizante com blindagem hermética também pode atender aos requisitos de blindagem eletromagnética e de vedação, dependendo da aplicação.
Se uma sala de blindagem falhar no teste em determinadas frequências, a porta deverá, portanto, ser uma das áreas investigadas.
As entradas de cabos podem afetar o resultado do teste
O mesmo princípio se aplica às interfaces de potência e sinal.
Uma sala de blindagem não pode funcionar sem cabos, mas cada cabo que atravessa o limite da blindagem cria um caminho potencial para interferência eletromagnética.
Se um filtro ou sistema de entrada-de cabos não estiver instalado corretamente, a sala poderá não atingir o desempenho de blindagem esperado, mesmo que o gabinete principal esteja construído corretamente.
Durante a solução de problemas, os engenheiros devem, portanto, examinar as interfaces dos cabos em vez de presumir que o problema deve estar nos painéis da parede.
Isto é particularmente importante para salas de testes EMC que contêm grandes quantidades de equipamentos de teste e cabos de medição.
As aberturas de ventilação também precisam ser consideradas
A ventilação é outra penetração necessária.
Uma abertura de ventilação normal criaria um caminho eletromagnético direto através do invólucro de blindagem. As estruturas de ventilação blindadas são, portanto, projetadas para permitir o fluxo de ar, mantendo a atenuação eletromagnética necessária.
Se o sistema de ventilação estiver instalado incorretamente, danificado ou não for adequado para a faixa de frequência especificada, isso poderá afetar o resultado geral do teste.
É por isso que a eficácia da blindagem deve sempre ser avaliada com a sala em sua configuração operacional completa.
O que acontece se a sala de blindagem falhar no teste?
Um teste reprovado não significa necessariamente que toda a estrutura de blindagem precise ser reconstruída.
O primeiro passo normalmente é identificar onde está ocorrendo o vazamento eletromagnético.
Os engenheiros podem verificar a porta de blindagem, as juntas do painel, as conexões do piso e do teto, as penetrações dos cabos, os filtros, as estruturas de ventilação e outras interfaces.
A frequência com que o problema ocorre também pode fornecer informações úteis.
Por exemplo, se a sala tiver um bom desempenho durante a maior parte da faixa de teste, mas mostrar uma redução significativa na atenuação em uma região de frequência específica, os engenheiros poderão investigar se uma abertura, interface ou componente específico está influenciando o resultado.
Esta é uma das razões pelas quais testar uma gama de frequências é muito mais informativo do que verificar a sala num único ponto.
Por que a qualidade da instalação afeta a medição
Uma sala de blindagem pode ser projetada corretamente no papel e ainda assim não atingir o resultado esperado após a instalação.
A razão é simples: a eficácia da blindagem pertence à estrutura concluída.
Conexões do painel, costuras soldadas, alinhamento de portas, superfícies de contato, filtros e interfaces de cabos devem ser instalados corretamente.
Para salas de blindagem modulares, a ligação entre painéis merece atenção especial.
Para salas de blindagem soldadas, a continuidade e a qualidade da estrutura soldada tornam-se importantes.
Grandes portas blindadas também requerem instalação precisa porque o alinhamento mecânico afeta diretamente o contato entre a porta e sua moldura.
A medição final fornece, portanto, informações sobre o design e a qualidade da implementação.
Como os resultados dos testes devem ser avaliados?
Os resultados medidos deverão ser comparados com o requisito de eficácia da blindagem definido para o projeto.
É importante comparar iguais com iguais.
A faixa de frequência, o método de teste, a configuração de medição e a atenuação necessária precisam ser considerados ao revisar os resultados.
Um único valor de dB sem a frequência correspondente e as condições de teste não fornece informações suficientes para avaliar o desempenho de uma sala de blindagem.
Para aquisição e aceitação, os compradores devem, portanto, solicitar aos fabricantes que definam claramente as condições de teste associadas à eficácia da blindagem citada.
O teste de eficácia da blindagem também é útil para solução de problemas
O teste não é útil apenas quando uma nova sala é concluída.
Também pode ajudar a diagnosticar alterações de desempenho durante a vida útil de uma instalação de blindagem.
Se uma sala atendeu anteriormente aos seus requisitos de blindagem, mas posteriormente apresentou desempenho reduzido, uma nova medição pode ajudar a determinar se o problema está relacionado à porta de blindagem, superfícies de contato, juntas danificadas, interfaces de cabos modificadas ou outras alterações na instalação.
Isto torna a inspeção periódica particularmente útil para instalações onde o desempenho da blindagem está diretamente relacionado à precisão do teste.
O que deve ser incluído em um requisito de teste de blindagem?
Antes de uma sala de blindagem ser fabricada, o comprador e o fabricante devem concordar com os requisitos básicos de teste.
Normalmente incluem a eficácia da blindagem necessária, a faixa de frequência, o método de teste aplicável, as condições de medição e os critérios de aceitação.
A aplicação real também deve ser considerada.
Uma sala de blindagem EMI para uso geral em laboratório pode ter requisitos diferentes de uma instalação projetada para testes de EMC ou de uma sala de testes de descarga parcial.
A especificação de teste deve, portanto, estar conectada ao uso pretendido da sala, em vez de ser copiada de uma especificação genérica de sala-de blindagem.
O teste final mede todo o sistema de blindagem
O ponto mais importante é que os testes de eficácia da blindagem avaliam a sala como um invólucro eletromagnético completo.
O material da parede fornece a base, mas o resultado final é influenciado por cada parte do limite da blindagem.
Portas, juntas, entradas de cabos, filtros, estruturas de ventilação e mão de obra de instalação podem afetar a medição.
Por isso, um bom projeto de blindagem não termina com a montagem do ambiente. O invólucro concluído precisa ser testado em relação aos requisitos do projeto, e quaisquer pontos fracos precisam ser identificados e corrigidos antes que a instalação entre em operação normal.
Para laboratórios de EMC e instalações de testes industriais, esta verificação final fornece algo que a inspeção visual não pode: evidência mensurável de que a sala de blindagem está fornecendo a atenuação eletromagnética necessária na faixa de frequência especificada.
