| Revista: | Ingeniería (Bogotá) |
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| Número de sistema: | 000538122 |
| ISSN: | 0121-750X |
| Autores: | Granados, Camilo Alejandro1 Rojas, Herbert Enrique2 Santamaria, Francisco3 |
| Instituciones: | 1Universidad Nacional de Colombia, Grupo de investigación en compatibilidad electromagnética (EMC-UN), Bogotá. Colombia 2Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Grupo de investigación en sistemas eléctricos y eficiencia energética, Bogotá, Bogotá. Colombia 3Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Grupo de compatibilidad e interferencia electromagnética (GCEM-UD), Bogotá, Bogotá. Colombia |
| Año: | 2020 |
| Periodo: | May-Ago |
| Volumen: | 25 |
| Número: | 2 |
| Paginación: | 162-178 |
| País: | Colombia |
| Idioma: | Español |
| Resumen en español | Contexto: Este artículo analiza la efectividad de apantallamiento electromagnético de varias estructuras de concreto en función de la variación del grosor y el contenido o nivel de humedad (NH) para un rango de frecuencias definido. Método: El estudio se fundamenta en la implementación de simulaciones en dos dimensiones (2D), a través del uso de un software basado en el método de elementos finitos (FEM) y se desarrolló a partir de un conjunto de valores obtenidos de la aplicación de modelos matemáticos para medios dieléctricos. Inicialmente, se caracterizan las propiedades eléctricas complejas de las estructuras (permitividad dieléctrica y conductividad) aplicando el modelo matemático de Jonscher de tres variables. Posteriormente, se evalúan dichas propiedades sobre diferentes estructuras de concreto para un rango de frecuencias determinado. Resultados: Se observó que el blindaje electromagnético ofrecido por el concreto aumenta cuando se incrementa el NH y el grosor de las estructuras. Adicionalmente, las pruebas evidencian que las pérdidas de energía por absorción son mayores en comparación con los demás tipos de pérdidas analizadas en el estudio. Conclusiones: Luego de la investigación se puede afirmar que modelo electromagnético de Jonscher ofrece una buena respuesta al ser aplicado a las propiedades eléctricas complejas del concreto en un rango de frecuencia desde 250 MHz hasta 700 MHz. Asimismo, al variar el grosor y el NH en las estructuras analizadas, se evidenció un aumento en la efectividad de apantallamiento electromagnético total. Debido a que el concreto es un medio dieléctrico imperfecto, las pérdidas de energía por reflexión son bajas comparadas con las pérdidas de absorción y de múltiples reflexiones. Aun así, este material estructural puede ser usado como apantallamiento natural contra perturbaciones electromagnéticas radiadas en la banda de UHF (por sus siglas en inglés de Ultra High Frequency). |
| Resumen en inglés | Context: This paper analyzes the effectiveness of electromagnetic shielding of several concrete structures based on the variation of the thickness and the content or level of humidity (NH) for a defined frequency range. Method: The study is based on the implementation of simulations in two dimensions (2D) using a software based on the finite element method (FEM) and it was developed from a set of values obtained from the application of mathematical models for dielectric media. Initially, the complex electrical properties of the structures (dielectric permittivity and conductivity) are characterized by applying the Jonscher’s mathematical model of three variables. Subsequently, these properties are evaluated with different concrete structures for a specific frequency range. Results: It is observed that the electromagnetic shielding offered by the concrete increases when the NH and the thickness of the structures are increased. Additionally, the evidences show that energy losses due to absorption are greater compared to the other types of losses analyzed in the study. Conclusions: After the investigation, it can be affirmed that the Jonscher electromagnetic model offers a good response when it is applied to the complex electrical properties of concrete in a frequency range from 250 MHz up to 700 MHz. Also, by varying the thickness and the humidity level in the structures analyzed, an increase in the effectiveness of the total electromagnetic shielding was evidenced. Because concrete is an imperfect dielectric medium, energy losses by reflection are low compared to absorption losses and losses due to multiple reflections. However, this structural material can be used as a natural shield against radiated electromagnetic disturbances in the UHF band. |
| Palabras clave: | Apantallamiento electromagnético, Concreto, Modelo electromagnético de Jonscher, Propiedades eléctricas complejas |
| Keyword: | Electromagnetic shielding, Complex electrical properties, Concrete, Jonscher electromagnetic model |
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