Compatibilidad Electromagnetica Ferroviaria: Normativas EN 50121 de EMC

05.04.2020

El entorno ferroviario se considera generalmente un entorno electromagnético severo y hostil. Para un ferrocarril electrificado, megavatios de potencia eléctrica deben convertirse en propulsión para los trenes que transportan pasajeros y mercancías de un destino a otro. El ferrocarril presenta un entorno electromagnético complejo compuesto por muchos sistemas que incluyen señalización, tracción, telecomunicaciones y radiocomunicaciones, con distancias entre equipos o sub-sistemas muy largas, implicando tendidos de cables del orden de kilómetros en muchas ocaciones.

La compatibilidad electromagnética (EMC) entre sistemas eléctricos y electrónicos es un requisito esencial para la operación fiable (reliable) y segura (safe) del ferrocarril. Por ejemplo, parece evidente que la interferencia del equipo de potencia de tracción puede afectar el sistema de señalización con consecuencias potencialmente graves. De este modo, la industria ferroviaria se esfuerza por reducir el riesgo de que tales incidentes ocurran a través de procesos de identificación y mitigación de riesgos. La compatibilidad electromagnética forma una parte esencial de estos procesos.

La directiva europea de compatibilidad electromagnética

La Directiva de EMC 2004/108/CE, tiene un impacto en todo el ferrocarril, pero sobretodo afecta a los fabricantes de equipos. Todos los equipos que llevan el marcado CE requieren que se prepare "documentación técnica", equivalente al Archivo Técnico de Construcción bajo la Directiva EMC 89/336/EEC anterior. El fabricante, a su elección, puede elegir que esto sea evaluado o no, por un organismo notificado de terceros.

Por lo tanto, es esencial administrar la EMC para cumplir con los requisitos técnicos, de seguridad y legales desde el inicio del proyecto mediante la implementación de un Plan de Gestión de las EMC. Posteriormente, se deben realizar pruebas de EMC para verificar que se haya logrado los requisitos de EMC requeridos para la instalación.

Normas ferroviarias de EMC

La Directiva de EMC legalmente vinculante ha obligado a muchos sectores de la industria eléctrica / electrónica a considerar seriamente la EMC y revisar los procedimientos tomados para garantizar la compatibilidad electromagnética entre los sistemas eléctricos / electrónicos y el correcto funcionamiento de las radiocomunicaciones externas y los servicios de transmisión.

La industria ferroviaria no ha sido una excepción. Sobre la base de los estándares EMC RIA 12 y 18 de la Asociación de la Industria Ferroviaria, CENELEC ha producido toda una serie de estándares EMC para ferrocarriles.

Las normas europeas EN 50121 partes 1-5 se introdujeron en 1995 como normas previas, se adoptaron en 2000 y la versión 2006 entró en vigencia a partir de julio de 2009. Los fabricantes pueden evaluar sus productos con la serie de normas EN 50121 como un medio de demostrar el cumplimiento de la Directiva.

El concepto clave de las normas EN 50121 es que intentan lograr la compatibilidad electromagnética dentro del entorno ferroviario y también confieren compatibilidad electromagnética entre el ferrocarril y el resto de equipos eléctricos y electrónicos fuera del ámbito ferroviario.

Para el marcado CE de los equipos ferroviarios, es de obligado cumplimiento evidenciar el cumplimiento de las normas EN 50121.

La serie EN 50121 de normas se subdivide en 6 partes, que cubren diferentes aspectos del entorno ferroviario. La estructura de los estándares y la forma en que se subdividen no ha cambiado desde la publicación original. La EN 50121 comprende las siguientes partes:

UNE EN50121-1: Aplicaciones ferroviarias. Compatibilidad electromagnética. Parte 1: Generalidades.
UNE EN50121-2: Aplicaciones ferroviarias. Compatibilidad electromagnética. Parte 2: Emisión del sistema ferroviario completo al mundo exterior.
UNE EN50121-3-1: Aplicaciones ferroviarias. Compatibilidad electromagnética. Parte 3-1: Material rodante. Tren y vehículo completo.
UNE EN50121-3-2: Aplicaciones ferroviarias. Compatibilidad electromagnética. Parte 3-2: Material rodante. Aparatos.
UNE EN50121-4: Aplicaciones ferroviarias. Compatibilidad electromagnética. Parte 4: Emisión e inmunidad de los aparatos de señalización y de telecomunicación.
UNE EN50121-5: Aplicaciones ferroviarias. Compatibilidad electromagnética. Parte 5: Emisión e inmunidad de las instalaciones fijas de suministro de energía y de los equipos asociados.

Cada estándar llama estándares EMC "básicos" para los métodos de medición.

Cabe señalar que la EN 50121 partes 2, parte 3-1 y parte 5 requieren pruebas "in situ" o "en campo" donde el entorno de medición no tiene el mismo grado de control que para las pruebas de laboratorio.

La serie de normas EN 50121-X representa lo que CENELEC puede acordar en relación con la compatibilidad electromagnética en ferrocarriles. Del mismo modo, la serie de normas IEC 62236-X representa lo que se puede acordar a nivel internacional. Sin embargo, debido a la adopción de una amplia gama de tecnologías y la retención de equipos "heredados" dentro de los ferrocarriles de todo el mundo, es evidente que estas normas internacionales representan el requisito mínimo para lograr la compatibilidad electromagnética y que se requerirán otras medidas "locales". En muchos casos, estas normas nacionales se basan en los requisitos de la norma EN 50121, de modo que la norma resultante refleja más adecuadamente los requisitos de una parte particular del ferrocarril.

En todo este compendio de normativas además es importante mencionar la EN 50155. Esta normativa de uso en aplicaciones ferroviarias de equipos electrónicos utilizados en el material rodante (equipo embarcado) son un estándar que ha causado mucha confusión a lo largo de los años en los fabricantes, principalmente porque este estándar también contiene requisitos de compatibilidad electromagnética.

La intención de EN 50155 era ser un estándar de rendimiento del producto en lugar de un estándar utilizado para el marcado CE, mandato de la EN 50121. Sin embargo, EN 50155 pasa a ser un requisito contractual para algunos fabricantes y, por lo tanto, tenía que cumplir con los requisitos de compatibilidad electromagnética de EN 50155 y (generalmente) EN 50121-3-2.

Gestión de la Compatibilidad Electromagnética Ferroviaria

Para lograr la compatibilidad electromagnética de los equipos ferroviarios, recomendamos incluir la EMC como parámetro de diseño desde la etapa conceptual de un proyecto. También es necesario controlar el proceso de diseño para garantizar que se produzca la documentación que respaldará e incluirá dentro del Caso de Seguridad (Safety Case) para cubrir los aspectos de seguridad de EMC y que permitirá al fabricante declarar conformidad con las regulaciones de EMC apropiadas.

La primera etapa de este proceso es incluir las EMC como requisito dentro de los pliegos técnicos de las licitaciones, especificando unos requisitos de EMC. En esta etapa, puede simplemente definir la serie de estándares EN 50121-x: 2006 más los estándares de infraestructura apropiados.

El contratista principal producirá un Plan de gestión de EMC que debe elaborarse al comienzo del proyecto y típicamente podría incluir:

Una identificación de peligro (HAZID): una identificación de las posibles fuentes de interferencia del equipo que afectará a otros equipos en el entorno operativo; una identificación de las fuentes de interferencia en el medio ambiente que afectan o pueden afectar el sistema.
Una lista de referencias: por ejemplo, las regulaciones apropiadas de EMC, las especificaciones del cliente, los estándares o las especificaciones internas.
Definición de responsabilidades del contratista principal y sus proveedores.
Control de proveedores: esto puede incluir el requisito de que cada proveedor produzca un plan EMC y demuestre su cumplimiento.
Gestión de EMC de todo el sistema.
Documentación entregable para dar conformidad al cumplimiento.

Para un sistema grande, si bien será necesario realizar algunas mediciones de EMC en todo el sistema, inicialmente es necesario identificar los diversos subsistemas eléctricos y determinar la política de gestión de los proveedores. En este caso, un enfoque razonable es encargar a cada subcontratista que presente pruebas documentales de que su producto cumple con los estándares apropiados.

Según lo indicado por el plan de gestión, cada proveedor será responsable de demostrar que su equipo cumple con los requisitos de EMC especificados y presentará su Plan de control de EMC, Planes de prueba e Informes de prueba al contratista del sistema, que los incluirá dentro de la Documentación técnica de EMC del sistema.

Las pruebas de inmunidad pueden ser poco prácticas o poca factibles en la instalación definitiva para sistemas grandes y se debe confiar en la integridad de las pruebas de inmunidad realizadas en los elementos individuales de los aparatos o sistemas y las buenas prácticas de instalación utilizadas. En este sentido, es importante señalar que para los aparatos europeos que llevan el marcado CE, es un requisito legal proporcionar al usuario "información del usuario", que cubra la instalación y operación del equipo.

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