Construcción de un recinto blindado electromagnéticamente (Jaula de Faraday)

Construcción de un recinto blindado electromagnéticamente (Jaula de Faraday)
Una jaula de Faraday es un recinto recubierto en metal, bien conectado a tierra, cuya característica principal es aislar el campo eléctrico de modo tal que las descargas que se producen en el exterior de la jaula no afecten el interior y viceversa.

 

Mediciones
Se realizaron medidas de la efectividad del blindaje de acuerdo a la norma IEEE Std 299-1997. El rango de frecuencias medido es de 1 a 8 GHz.
El instrumental utilizado es el siguiente:

– Analizador de espectro HP 8593E
– Sintetizador HP 8664A
– Oscilador de barrido HP 8350B con unidad 83525A. 0.1 a 8.4 GHz
– Amplificadores Miteq de bajo ruido
– Antenas tipo bocina para distintos rangos de frecuencia

Se notan diferencias en los resultados de la medida cuando el recinto se irradia con diferentes alimentadores. Se notan reflexiones múltiples en el interior del recinto que dificultan la medida. Las distancias físicas estipuladas por las normas en ocasiones no son estrictamente cumplidas por problemas físicos, especialmente cuando se ilumina la cara que contiene la puerta y la ventana de ventilación. Los resultados son preliminares y sujetos a modificaciones a medida que se perfeccione el método de medida. En todos los casos se presentan los resultados más desfavorables.

El primer gráfico de la derecha muestra la efectividad del blindaje cuando se irradia el recinto hacia una cara que no contiene puertas ni ventanas. El segundo gráfico muestra la efectividad del blindaje cuando se irradia la cara que contiene la puerta y una ventana. Comparando los mismos se nota la diferencia entre ambos debido al sello de la puerta.

Se verificó la efectividad del blindaje de las ventanas de ventilación notándose un comportamiento correcto de las mismas.

El rendimiento del presente prototipo puede ser mejorado utilizando otra combinación de materiales constructivos y un diseño más elaborado de la puerta, con el consiguiente aumento del costo del mismo.

Se deberán realizar medidas en frecuencias mas bajas para caracterizar completamente el recinto.

 

Construcción
El cálculo y diseño de la Jaula de Faraday comenzó en Octubre de 2002 y la construcción se concluyó a fines del mes de Mayo del año 2004.

Terminada la primer etapa se dio comienzo a la construcción que con distintas interrupciones duró hasta el presente, continuando ahora, con las mediciones a fin de determinar la efectividad del blindaje.

Básicamente la jaula es un recinto de 2,40 m x 2,40 m x 2,20m de altura interior, constituyendo el elemento básico de la construcción la placa de madera terciada compensada de 1.22 m x 2.44 m x 18 mm de espesor, de pino (placa de encofrado fenólico), que lleva las caras recubiertas con chapa galvanizada lisa de 0.5 mm de espesor adherida mediante cemento de contacto. Luego de armada resulta una doble caja de chapa constituyendo la placa de madera el elemento portante y que separa y aisla las dos cajas. La unión de las piezas se realiza mediante tornillos colocados cada 5 cm a ambos lados de la junta incorporando una doble banda de chapa que refuerza la unión de los elementos, dando a su vez, continuidad eléctrica a las superficies.

La partes críticas lo constituyen las aberturas:
– Dos ventanas de 30 x 30 cm, para permitir la ventilación (ingreso de aire forzado y salida) que van cubiertas con varias capas de metal desplegado (filtros).

– Puerta de acceso de 0.85 x 2.00 m x 5,4 cm., de espesor triple y peso considerable (aproximadamente 80 kg.) ,con elementos de cierre a presión, y apertura interna, con un doble contacto en todo el perímetro, asegurando la continuidad eléctrica de ambas caras mediante un burlete especial de material elástico sintético (elastómero) recubierto de níquel y plata.

Los otros componentes lo constituyen el filtro de línea mediante el que se alimenta de energía eléctrica al interior de la jaula, y la puesta a tierra del sistema.

El interior del recinto está protegido mediante piso de goma y paneles de madera en los paramentos laterales, habiendo sido el cielorraso tratado con pintura blanca especial.

Participantes del proyecto
El desarrollo teórico, mediciones y cálculo estuvo a cargo del Ing. Juan C. Olalde.
En las mediciones participó el Ing. Daniel Perilli.
El diseño, dirección y ejecución de los trabajos fue responsabilidad del Arq. Carlos A. Picardo, con colaboración del Sr. Héctor Aranzet.
En los distintos momentos del montaje intervinieron sucesivamente personal de los Laboratorios de Electrónica Digital, Electrónica de Radiofrecuencias y Mecánica.