Normas - dfigueroa11/bibliotecas_autoprestamo_UNAL GitHub Wiki
Para poder hacer un diseño acorde con las aplicaciones en las que se vera involucrado el dispositivo, se hace necesario conocer las restricciones o limitaciones que puede tener el mismo en el momento en el que sale al mercado como un dispositivo que cumple con todas las especificaciones de seguridad para interacción con el usuario y con el entorno, así que a continuación se explican algunas de las normas o restricciones a tener en cuenta:
Estándar de protección o sistema de clasificación de productos
IP significa protección contra el ingreso y NEMA significa Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos. Tanto IP y NEMA son sistemas de clasificación de los productos que podrían estar expuestos a líquidos, lluvia, hielo, corrosión y contaminantes tales como polvo.[1]
Un número IP contiene dos números (i.e. IP65) en la mayoría de los casos que se relacionan con el nivel de protección proporcionado por un producto. El primer número se refiere a la protección de los sólidos de la
otra forma de caracterizar la protección dé los elementos es mediante la norma NEMA:
La Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) de EE. UU. proporciona un sistema de calificación para clasificar carcasas industriales en función de su capacidad para proteger a los usuarios frente a componentes electrónicos internos, así como los componentes electrónicos internos frente al entorno exterior. Las clasificaciones NEMA solo son aplicables a productos destinados a Norteamérica [3]
imagen tomada de [2]
Producto: Hybrid Selfcheck 1000 (Máquina Autopréstamo), de SAG ingeniería.
Norma IP para nuestro prototipo:
Uno de los puntos de partida para nuestra propuesta es analizar ele estado del arte de los elementos que ya se encuentran operando en la biblioteca, una de las máquinas ya se encuentra operando en las bibliotecas y al ambiente al cual estará operando.
-
protección contra sólidos:
si bien el elemento no debe tener una protección hermética contra el polvo, si debe tener una protección que evite al máximo el ingreso de sustancias sólidas. según el ambiente al cuál está sometido. La biblioteca, en general es un sitio con poco polvo, y poca suciedad que pueda afectar el buen funcionamiento de la máquina. protección adecuada: 3
-
protección contra líquidos:
La biblioteca no es un espacio al cuál pueda estar sometido a elementos acuosos por cercanía, sin embargo pueden existir accidente ocasionales, aseo y manteniendo del sitio, por lo cual se recomienda una protección de 3
-
protección contra Impactos mecánicos:
el trabajo de la máquina de autopréstamo no es tan arduo, sin embargo se deben contemplar ciertos factores como el desgaste natural de los elementos, además de accidentes ocasionales, sobrecarga de los elementos por mal uso, sobrepeso de libros, etc., por tal motivo recomendamos una protección de 4.
con respecto a la norma NEMA, el producto puede ser usado para propósitos generales, es decir no será sometido a trabajos específicos de alto riesgo de avería para los sistemas electrónicos ,por lo tanto recomendamos la norma NEMA1 o NEMA2
clasificación de nuestro producto: IP334 -NEMA2
Uso de las señales empleadas.
Las bandas ISM se establecieron por primera vez en la Conferencia Internacional de Telecomunicaciones de la UIT en Atlantic City, 1947
normas RESOLUCIÓN 711 DE 2016 (octubre 11),AGENCIA NACIONAL DEL ESPECTRO
Bandas ISM
Funcionamiento de equipos o de instalaciones destinados a producir y utilizar, en un espacio reducido, energía radioeléctrica con fines industriales, científicos y médicos, domésticos o similares, con exclusión de todas las aplicaciones de telecomunicación.
| Límite inferior (MHz) | Límite superior (MHz) |
|---|---|
| 6.765 | 6.795 |
| 13.553 | 13.567 |
| 26.957 | 27.283 |
| 40.66 | 40.7 |
| 902 | 928 |
| 2400 | 2483.5 |
| 5725 | 5875 |
| 24000 | 24250 |
| 61000 | 61500 |
| 122000 | 123000 |
| 244000 | 246000 |
Condiciones técnicas y operativas
Con el fin de evitar posibles interferencias a comunicaciones radioeléctricas sensibles tales como radionavegación aeronáutica, radioastronomía, operaciones de búsqueda y rescate y comunicaciones móviles, entre otras, los dispositivos de radiocomunicaciones de corto alcance y baja potencia (RCA) no podrán funcionar en las bandas descritas en la siguiente tabla, a excepción de emisiones no esenciales.
| Banda prohibida (MHz) | Banda prohibida (MHz) | Banda prohibida (MHz) | Banda prohibida (MHz) |
|---|---|---|---|
| 0.09 - 0.11 | 0.495 - 0.505 | 2.1735 - 2.1905 | 4.125 - 4.128 |
| 4.17725 - 4.17775 | 4.20725 - 4.20775 | 6.215 - 6.218 | 6.26775 - 6.26825 |
| 6.31175 - 6.31225 | 8.291 - 8.294 | 8.362 - 8.366 | 8.37625 - 8.38675 |
| 8.41425 - 8.41475 | 12.29 - 12.293 | 12.51975 - 12.52025 | 12.57675 - 12.57725 |
| 13.36 - 13.41 | 16.42 - 16.423 | 16.69475 - 16.69525 | 16.80425 - 16.80475 |
| 25.5 - 25.67 | 37.5 - 38.25 | 54 - 72 | 73 - 74.6 |
| 74.8 - 75.2 | 76 - 88 | 108 - 121.94 | 123 - 138 |
| 149.9 - 150.05 | 156.52475 - 156.52525 | 156.7 - 156.9 | 162.0125 - 167.17 |
| 167.72 - 173.2 | 174 - 216 | 240 - 285 | 322 - 335.4 |
| 399.9 – 410 | 450 - 849 | 851 - 915 | 935 - 936.125 |
| 939 – 1240 | 1300 - 1626.5 | 1645.5 - 1646.5 | 1660 - 1780 |
| 1850 – 1990 | 2050 - 2180 | 2200 - 2400 | 2483.5 - 2900 |
| 3260 - 3267 | 3300 - 4400 | 4500 - 5150 | 5350 - 5460 |
| 7250 – 7750 | 8025 - 8500 | 9000 - 9200 | 9300 - 9500 |
| 10600 – 12700 | 13250 - 13400 | 14470 - 14500 | 15350 - 16200 |
| 17700 – 21400 | 22010 - 23120 | 23600 - 24000 | 31200 - 31800 |
para 2400-2483.5
Límites generales para cualquier radiador intencional
Las emisiones de cualquier radiador intencional no deberán superar los niveles de intensidad de campo que se especifican en la siguiente tabla.
| Frecuencia (MHz) | Intensidad de campo (uV/m) | Distancia de medición (m) |
|---|---|---|
| 0.009-0.490 | 2 400/ f (kHz) | 300 |
| 0.490-1.705 | 24 000/ f (kHz) | 30 |
| 1.705-30 | 30 | 30 |
| 30-88 100 | (3 nW) | 3 |
| 88-216 150 | (6.8 nW) | 3 |
| 216-960 | 200 (12 nW) | 3 |
| Por encima de 960 | 500 (75 nW) | 3 |
además límites de potencia:
| Sistemas que emplean por lo menos 75 canales de saltos de frecuencia no superpuestos: | Para los demás sistemas de salto de frecuencia: | Sistemas que utilicen modulación digital: |
|---|---|---|
| 1 W | 0.125 W | 1W |
Directiva RoHs
La Directiva RoHS (Restricción de sustancias peligrosas) es una directiva de la UE que trata del uso de ciertas sustancias peligrosas en equipos eléctricos y electrónicos a nivel internacional. El objetivo es regular, restringir y, en la medida de lo posible, evitar el uso de sustancias nocivas o peligrosas. Las sustancias peligrosas incluyen mercurio, plomo, cromo hexavalente y cadmio. Los plastificantes y los retardantes de llama bromados también se ven afectados. La directiva establece una lista cada vez más amplia de sustancias peligrosas. Como distribuidor o fabricante, solo puedes utilizar estas sustancias en equipos eléctricos y electrónicos hasta determinados valores de concentración máxima. Para poder que el dispositivo que estamos creando, salga al mercado, debe tener en cuenta el porcentaje de estas sustancias en la fabricación de los elementos que componen la maquina.[5]
La directiva RoHs está estrechamente relacionado con la Directiva de Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos (RAEE) 2002/96 / EC que establece objetivos de recolección, reciclaje y recuperación para productos eléctricos y es parte de una iniciativa legislativa para resolver el problema de grandes cantidades de desechos electrónicos tóxicos.[6]
Residuos de aparatos Eléctricos y Electrónicos(RAEE)
Los aparatos eléctricos y electrónicos (AEE) son productos que están presentes en prácticamente toda nuestra vida cotidiana y están conformados por una combinación de piezas o elementos que para funcionar necesitan corriente eléctrica o campos electromagnéticos y realizan un sinnúmero de trabajos y funciones determinadas. En el momento en que sus dueños consideran que no les son útiles y los descartan, se convierten en residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE).
El alto consumo de tecnología desencadena en el ciclo de vida de estos productos unas afectaciones en términos de explotación incontrolada de materias primas, consumo energético proveniente mayormente de fuentes fósiles y generación de residuos, que ponen en riesgo la sostenibilidad ambiental del planeta y pueden afectar la salud y la vida de todos sus habitantes.
Así, la rápida innovación tecnológica y la reducción del tiempo de vida de los aparatos, entre otros factores, contribuyen a que estos residuos sean una de las corrientes de mayor crecimiento en el mundo, tanto en los países industrializados como no industrializados, con una tasa de crecimiento anual y global del 5 %. En Colombia, la generación de RAEE domésticos en el 2014 se estimó en 252.000 toneladas, equivalente a 5,3 kg por habitante (Baldé, Wang, Kuehr, & Huisman, 2015).[7]
¿Cómo se clasifican?
La Directiva de la Unión Europea 2012/19/UE, que comenzará a regir a partir del 15 de agosto de 2018 clasifica los AEE en seis categorías considerando las posibles fracciones de recolección y separación de los RAEE. Estas categorías son: aparatos de intercambio de temperatura, pantallas y monitores, lámparas, grandes y pequeños aparatos, y aparatos de informática y telecomunicaciones.
En términos generales se puede decir que existen dos grandes grupos: los AEE domésticos o de consumo masivo y los especializados o de uso industrial. Que para nuestro caso, nuestro sistema entra dentro de los aparatos especializados.[7]
Impacto sobre la salud y el ambiente
La presencia de metales pesados, contaminantes orgánicos persistentes, retardantes de llama y otras sustancias peligrosas que se pueden encontrar en los RAEE constituyen un riesgo para la salud humana y el ambiente si estos residuos no se gestionan adecuadamente.
Hay tres fuentes principales de sustancias que se pueden liberar durante la recuperación de materiales y el reciclaje de los RAEE que son motivo de preocupación mundial: los constituyentes originales de los equipos, como el plomo, el cadmio y el mercurio; las sustancias que pueden añadirse durante algunos procesos de recuperación, como el cianuro; y las sustancias no intencionales que pueden formarse durante estos procesos como las dioxinas y furanos (Lundgren, 2012).[7]
Normatividad vigente del estado Colombiano
El Gobierno Nacional en cabeza del MADS formuló y promulgó la Política Nacional de RAEE en el año 2017. Esta Política recoge los principios, objetivos, componentes y acciones que estableció la Ley 1672 de 2013 y considera la situación y dinámicas actuales de los RAEE en Colombia y el resto del mundo.[7]
Dentro de las leyes, decretos o resoluciones vigentes actualmente en el estado colombiano, se muestran a continuación:
-
Decreto 284 de 2018-Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos RAEE
-
Política Nacional del 2017-Gestión integral de RAEE
-
Ley 1672 del 2013-Adopción de una política pública de gestión integral de RAEE. Hasta el momento se han regulado 3 categorías de RAEE bajo sistemas de recolección selectiva:
- Computadores y periféricos (Resolución 1512 de 2010)
- Lámparas/bombillas ahorradoras (Resolución 1511 de 2010)
- Pilas y acumuladores portátiles (Resolución 1297 de 2010)
-
Resolución 1512 del 2010-Sistemas de recolección selectiva y gestión ambiental de residuos de computadores.
-
Decreto ley 2811 del 1974-Código nacional de recursos renovables y de protección al medio ambiente.[8]
Normas IPC
Las normas del IPC son una herramienta guía de las mejores prácticas de diseño, fabricación, ensamble, inspección de circuitos impresos o PCB (Printed Circuit Board), cables, conectores, insumos de soldadura, pruebas, entre otros.[9]
Las normas IPC son de uso voluntario, pero el usarlas mejora el producto y puede aportar en la robustez, confiablidad y duración del mismo. Además usadas con otras normas puede reducir los niveles de contaminación electromagnética y ayudar a pasar los ensayos y certificaciones a los que son sometidos los productos electrónicos, para ser vendidos en mercados internacionales. También ayuda a diseñar y manufacturar más rápido y con menos costos, al aprender de la experiencia de otros. [9]
Existen dos grupos de normas, las normas que se enfocan en el diseño de la PCB y la selección de la electrónica y las normas para fabricar y ensamblar PCB. Las primeras se enfocan en el diseño de las pistas y algunos términos generales sobre fabricación para mejorar el diseño. También tratan sobre la documentación para interconexión y empaquetado de los circuitos electrónicos, el ensamblaje de las tarjetas y el uso de componentes de montaje superficial. Las segundas se enfocan en la aceptabilidad de las PCB, la aceptabilidad del ensamblado, los requisitos para interconexiones soldadas, control de procesos y estaciones eléctricas y por último, la reparación y modificación de las tarjetas.[9]
Las normas IPC enfocadas al diseño
- 2220 for design of PCB
- T-50 Terms and Definitions for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits
- D-325 Documentation Requirements for Printed Boards, Assemblies and Support Drawing
- 7351 Generic Requirements for Surface Mount Design and Land Pattern Standard
- 2252 Design Guide For Rf/microwave Circuit Boards
- 2251 Design Guide for the Packaging of High Speed Electronic Circuits
La más usada es la IPC 2221, esta define los requisitos generales para el diseño de PCB y algunos aspectos de ensamble de tarjetas electrónicas, principios y recomendaciones, incluye el montaje o ensamble de los componentes, tipo THT o de huecos pasantes, de superficie SMT.
Las normas IPC enfocadas a la fabricación
- 600 – Acceptability of Printed Boards.
- 610 Acceptability of Electronics Assemblies (IPC A 610).
- 620 Requirements and Acceptance for Cable and Wire Harness Assemblies.
- JSTD 001 Requirements for Soldered Electrical and Electronic Assemblies.
- 7711/21 Rework, Modification and Repair of Electronic Assemblies
Diseño de la PCB
Para poder hacer el análisis del diseño de la PCB, se tiene en cuenta:
PCB de una única capa
Empezamos por la estructura de una PCB de una única capa, llamadas así porque tiene una única capa exterior de cobre. Si obviamos la capa de pintura superficial (silkscreen) la estructura interna de una PCB de una capa podría ser la siguiente.
Donde se ha representado el sustrato, la capa de cobre, y la capa de laca (Soldermask). Encontraréis representaciones similares en los programas de diseño de PCB y en las páginas de fabricantes para representar la estructura interna de la PCB que vamos a diseñar o comprar.
No obstante, en el proceso de fabricación de la PCB se elimina parte de la capa de cobre para configurar las pistas del circuito y, posteriormente, se aplicaría la Soldermask. Por lo que realmente una representación más acertada de la PCB final sería algo así.
El espesor del sustrato suele ser entre 0.8 y 1.6mm. Existen varios materiales posibles, siendo habitual la fibra de vidrio con una resina epóxica. Frecuentemente veréis la designación FR4 para referirse al sustrato. Esto no denomina el material propiamente, si no que cumple un estándar NEMA, e indica que es retardante de llama (Flame Resistant)
PCB de dos capas
Si en lugar de tener cobre en una de las caras del sustrato, tenemos capas de cobre en ambas lados del sustrato obtenemos una PCB de dos capas. En este caso, nuestra representación 'estándard' de la estructura interna de la PCB sería la siguiente.
Tener dos capas tiene la ventaja evidente de tener el doble de superficie, por que tenemos dos caras para hacer circuitos. Lo que se traduce en una PCB más pequeña para el mismo circuito eléctrico. Pero la mayor ventaja es que con dos capas podemos evitar cruzamientos. Imaginad el siguiente ejemplo, donde cuatro puntos tienen que conectarse con otros cuatro, pero los dos del medio están "cruzados".
PCB de más de dos capas
Por último y terminando, existen PCB de muchas más capas. Hay formatos de PCB de 4, 8, 16, hasta 64 capas. Para ello, las capas adicionales son capas internas, dentro de capas intermedias de sustrato. Las capas intermedias habitualmente tienen menos espesor que las del exterior. Además, pueden soportar menos corrientes porque disipan peor el calor.
Tener más capas permite hacer circuitos muy complejos en un espacio mucho menor. Sin embargo, su diseño y fabricación también es considerablemente más complejo. Sin embargo, de momento, las PCB de más de dos capas son sustancialmente más caras que las de dos capas. Por tanto, nos centraremos en las de dos capas. Para su diseño es esencial mantener espesores de montaje bajos para evitar aumentos capacitivos no deseados. Contando con algunas ventajas como: Tienen mayor área disponible para el montaje de los componentes electrónicos y para el cableado, cada capa estará dedicada a una función específica, mejorando el desempeño del circuito, existirá el mínimo de cableado, se reducirán las impedancias parásitas y se dará una mejor conexión de alimentación y tierra, para evitar cortos circuitos o ruido dentro de la misma placa
Directrices para limitar la exposición a campos electromagnéticos (100 kHz a 300 GHz)
Estas directrices dadas por la Comisión Internacional sobre Protección contra la Radiación No Ionizante (ICNIRP) están destinadas a la protección de las personas expuestas a campos electromagnéticos de radiofrecuencia (CEM) en el rango de 100 kHz a 300 GHz, para así evitar los efectos adversos comprobados para la salud, los cuales están derivados de la exposición continua o discontinua tanto a corto como a largo plazo.
Las Figuras 1 y 2 proporcionan representaciones gráficas de los valores del nivel de referencia ocupacional y del público en general para duraciones prolongadas de exposición (≥6 min).
Imágenes recuperadas de [12]
Se recomienda realizar un barrido de frecuencias y comprobar que en ningún caso la exposición sea mayor a los datos de referencia. No seguir estas recomendaciones podría traer consecuencias físicas como por ejemplo, el aumento de la temperatura corporal, adicionalmente se encuentra en estudio la conexión entre la exposición prologada a campos superiores a los niveles de referencia con el desarrollo de células cancerígenas.
Referencias
[1]log de TelecOcable: actualidad en cables y conexión electrónica. 2022. ¿Qué es IP? ¿Qué es nema? | TelecOcable Blog. [online] Available at: https://www.telecocable.com/blog/que-es-ip-que-es-nema/843 [Accessed 26 April 2022].
[2] Tec-mex.com.mx. 2022. Estandares de Proteccion "IP" y "NEMA". [online] Available at: https://www.tec-mex.com.mx/promos/bit/bit0902_ip.htm [Accessed 26 April 2022].
[3] Hope Industrial Systems. 2022. Descripción general de clasificaciones de carcasas industriales IP/NEMA - Hope Industrial Systems. [online] Available at: https://hopeindustrial.es/support/ip-nema/ [Accessed 26 April 2022].
[4] Normograma.mintic.gov.co. 2022. Normograma del Ministerio de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones [RESOLUCION_ANE_0711_2016]. [online] Available at: https://normograma.mintic.gov.co/mintic/docs/resolucion_ane_0711_2016.htm [Accessed 26 April 2022].
[5]Directiva RoHS: Uso de sustancias peligrosas en aparatos eléctricos y eletrónicos | Deutsche Recycling. (s. f.). Deutsche Recycling Service GmbH. https://deutsche-recycling.es/rohs/
[6] ¿Qué es el cumplimiento de RoHS? - Lenovo Support MN. (s. f.). Lenovo Support – Drivers, Updates, How-To Guides, Technical Help and more - Lenovo Support DE. https://support.lenovo.com/mn/es/solutions/rohs-info
[7]Residuos de Aparato Eléctricos y Electrónicos - RAEE - Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. (s. f.). Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. https://www.minambiente.gov.co/asuntos-ambientales-sectorial-y-urbana/residuos-de-aparato-electricos-y-electronicos-raee/
[8]Normativas vigentes en Colombia(s. f.). https://ekosolv.com/normativas/
[9]¿Que son las normas IPC?. https://blog.330ohms.com/2021/06/11/que-son-las-normas-ipc/
[10](s. f.). |Normas IPC|Certificación|ALDELTA - Normas Diseño de PCB, certificación IPC electrónica, ensayos EMC. https://www.aldeltatec.com/wp-content/uploads/2016/02/Guia-basica-normas-para-PCB-PARTE1.pdf
[11]Qué son las capas de una PCB. (s. f.). Luis Llamas. https://www.luisllamas.es/que-son-las-capas-de-una-pcb/
[12]GUIDELINES FOR LIMITING EXPOSURE TO ELECTROMAGNETIC FIELDS (100 kHz to 300 GHz). HEALTH PHYS 118(5): 483–524; 2020