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Uso de la experiencia externa: una estrategia inteligente para el cumplimiento del diseño
Hace varios meses, la aplicación de correo electrónico (Microsoft Outlook) en mi PC de escritorio de repente se negó a conectarse con el servidor y, en cambio, devolvió un mensaje de error numérico. Pensé: “Oye, soy ingeniero. Debería poder arreglar esto yo mismo”. Busqué el número de error y vi que era bastante común. Había sitios con, en total, más de una docena de sugerencias sobre cómo resolverlo. Estas iban desde lo obvio (verificar que la configuración básica no se haya dañado), pasando por lo arcano (adentrarme en las entrañas del sistema operativo), hasta lo arriesgado (eliminar la cuenta de correo electrónico y luego restablecerla). Pude probar aproximadamente la mitad de ellas, y no pude realizar el resto por varias razones. En resumen: a pesar de mis esfuerzos, que tomaron mucho tiempo, no pude arreglarlo.
Al final, después de dedicarle entre 20 y 30 horas, hice lo que antes era impensable: me conecté a Internet y pagué para recibir asistencia de un servicio de ayuda de confianza. El personal accedió a mi PC de forma remota y en 20 minutos resolvió el problema. A esas alturas, no quería saber cuál era el problema; solamente que se había solucionado sin ningún esfuerzo adicional de mi parte y por una suma muy modesta.
Fue entonces cuando recordé, una vez más, una lección de ingeniería que la dura experiencia enseña: no dude en dejar a un lado su orgullo cuando lo más inteligente es hacer uso de la experiencia de otros, y hágalo incluso si eso significa contratar a un consultor experto para resolver problemas específicos o, mejor aún, anticiparlos y ayudar a evitarlos en primer lugar.
Observe la realidad de los diseños de hoy: casi todos los proyectos o productos no solo están definidos por los requisitos de marketing, sino que también están sujetos a numerosas normas regulatorias. Múltiples perspectivas, que abarcan objetivos de rendimiento, seguridad y política social, se ven afectadas por el cumplimiento total, el cual comprende:
- Normas técnicas de alto nivel. Se incluyen, a modo de ejemplo, las IEEE 802.x o una acreditación de rendimiento de dispositivos de uso médico.
- Normas de seguridad eléctrica. Su rigurosidad suele aumentar con el nivel de voltaje.
- Normas de seguridad médica. Están relacionadas principalmente con las normas eléctricas generales, pero son más estrictas.
- Normas de seguridad mecánica. Previenen daños físicos y el acceso a determinadas áreas.
- Normas de eficiencia energética. Se están volviendo más estrictas e incluso llegan a afectar productos más pequeños, como los adaptadores de CA-CC de bajo consumo.
- Normas de EMI (interferencia electromagnética) y RFI (interferencia de radiofrecuencia). Abarcan tanto la generación de ruido como la susceptibilidad.
- Normas de audio. Definen qué tan fuertes deben ser las alarmas y advertencias, qué tan silencioso debe ser el producto en funcionamiento normal e, incluso, los sonidos de alerta específicos que debe emitir.
- Evaluaciones y medidas de confiabilidad para diversas aplicaciones finales.
- Definen los distintos tipos de etiquetas y adhesivos de advertencia escritos de los productos, lo que pueden decir y su tamaño y ubicación.
- Y, por supuesto, las numerosas normas de usuario final para las aplicaciones automotrices, militares/aéreas y otras.
La mayoría de estas normas de seguridad tienen fuerza de ley y los productos no se pueden vender ni distribuir sin acatarlas. Las normas a menudo incluyen detalles que especifican cómo se evaluarán (el instrumento de prueba, el estímulo y la respuesta, el análisis de datos, etc.). Aunque ha habido una tendencia hacia la armonización mundial de muchas de estas normas, también existen muchas excepciones y variaciones entre países o regiones. Es un escenario complicado y de múltiples niveles.
Dadas las numerosas normas que casi todos los productos deben cumplir, y la superposición e, incluso, las contradicciones entre muchas de ellas, es sorprendente que algún producto llegue a aprobarse y lanzarse al mercado. A veces, no puedo dejar de comparar la situación del ingeniero actual como si estuviera en una posición análoga a la del personaje principal de la obra clásica de Jonathan Swift, “Los viajes de Gulliver”. En el segmento liliputiense, es un gigante que camina entre criaturas diminutas y no se preocupa por ellas, hasta que comienzan a atarlo con innumerables hilos mientras duerme y pronto queda inmovilizado (Figura 1). (A esto a veces se le llama “morir por tortura china” o ser “desangrado de a poquito”).
Figura 1: Al igual que Gulliver y los liliputienses (como se ve en esta ilustración de 1726), a menudo se espera que el diseñador actual cree productos excelentes mientras se ve limitado por innumerables normas grandes y pequeñas de cumplimiento obligatorio. (Fuente de la imagen: Fine Art America/Mary Evans Picture Library)
Comience con las fuentes de alimentación
Los sitios de los proveedores para obtener información sobre los problemas de los componentes son un buen punto de partida, ya que estos proveedores generalmente han estudiado las normas reglamentarias con detenimiento e incluso han contribuido a su creación. El material publicado puede abarcar desde temas más pequeños, como la diferencia entre términos comunes como “Certificado por UL” (Underwriters Laboratories) y “Reconocido por UL” (Figura 2).
Figura 2: Existen muchas sutilezas en las normativas y las designaciones, incluida la diferencia en el significado y el logotipo de “certificado por UL” frente a “reconocido por UL”. (Fuente de la imagen: Triad Magnetics)
Un buen lugar para comenzar es con la fuente de alimentación CA-CC. Por ejemplo, una fuente como la VOF-50-15 de CUI Inc., una unidad de 15 voltios/50 vatios, cumple con una amplia gama de normas aplicables (Figura 3). Estas normas incluyen la IEC 60950 (seguridad), la EN 55022, la EN 61000 y otras, como la EMI o la EMC (compatibilidad electromagnética). Se caracteriza por el MTBF (tiempo medio entre fallas), de acuerdo con el MIL-HDBK-217F.
Figura 3: La fuente VOF-50-15 de CA-CC (15 voltios/50 vatios) cumple con todas las normas internacionales relevantes en materia de seguridad básica, la evaluación del MTBF y la EMI/EMC. (Fuente de la imagen: CUI, Inc.)
A pesar de sus numerosas certificaciones, esta fuente no es aceptable para aplicaciones de uso médico, ya que estas requieren aislamiento adicional y una corriente de fuga extremadamente baja de acuerdo con la IEC 60601-1-11:2015. Una opción más apropiada sería una fuente de alimentación de la serie VMS-40 de CUI, como la VMS-40-24 (24 voltios, 40 vatios), que también cumple con la norma médica de la IEC (Comisión Electrotécnica Internacional), (Figura 4).
Figura 4: Además de cumplir con las normas internacionales relevantes en materia de seguridad básica, la EMI/EMC y el MTBF, la fuente de CA-CC VMS-40-24 (24 voltios, 40 vatios) cumple con la norma IEC 60601-1-11:2015 para fuentes de alimentación de uso médico. (Fuente de la imagen: CUI Inc.)
Si la certificación de fuente de CA-CC fuera la única preocupación de cumplimiento que afecta a un producto y la aprobación final, el diseño simplemente podría avanzar. Sin embargo, si bien el uso de componentes aprobados, o que se ajustan a las normas, es importante, eso no garantiza que el diseño general se apruebe. Por ejemplo, existen dimensiones mínimas de distancia eléctrica/separación de componentes y placas, que no están relacionadas con el cumplimiento de la fuente. Muchas otras normas también se aplican simultáneamente.
Determinar cuáles son aplicables, y en qué medida, es un desafío en sí mismo. Un experto en cumplimiento puede guiarlo por el laberinto normativo, tomar esas determinaciones, establecer prioridades entre ellas y gestionar sus inevitables superposiciones y contradicciones. El experto (o especialista) adecuado puede ayudar a identificar las áreas problemáticas potenciales antes de que se incorporen al diseño, ya sean tangibles, como la distancia eléctrica y de separación, o difíciles de alcanzar, como la minimización de las emisiones de RFI/EMI. En el último caso, el experto puede orientar el esfuerzo práctico de encontrar el problema, proponer soluciones y sopesar las ventajas y desventajas entre los enfoques, que pueden consistir en blindaje, perlas de ferrita, derivación y más.
Conclusión
Los blogs de proveedores y las notas de aplicación son un primer paso importante para comprender las complejidades y el contexto de las múltiples normas técnicas y mandatos normativos que afectan a cada diseño. Sin embargo, las cuestiones multifacéticas relacionadas con el cumplimiento son complicadas y están entrelazadas. Si no hay recursos internos disponibles, recurrir a consultores externos experimentados al principio del ciclo de diseño puede minimizar los problemas del proyecto relacionados con el cumplimiento de normas.
Lectura recomendada:
“Adaptadores de potencia certificados para IEC 62368-1 de CUI”
https://www.digikey.com/en/product-highlight/c/cui/iec-62368-1-certified-power-adapter
“La IEC 62368-1 está en camino: la nueva norma de seguridad para el equipo de AV e ICT”
“Fuentes de alimentación de uso médico y las normas de diseño de uso médico IEC 60601-1”
“Altavoces de audio PUI e IEC 60601-1-8: cómo elegir el altavoz adecuado”
https://www.digikey.com/en/pdf/p/pui-audio/pui-audio-speakers-and-iec-60601-1-8
“Cómo implementar adecuadamente las alarmas audibles en la supervisión médica”
https://www.digikey.com/en/articles/how-to-properly-implement-audible-alarms-in-medical-monitoring
“Descripción general del producto de protección de circuitos”
https://www.digikey.com/en/ptm/l/littelfuse-inc/circuit-protection-product-overview/tutorial
“¡Silencio por favor! Continúe y agregue sus alertas, pero solo las que realmente se necesitan”
https://www.digikey.com/en/blog/quiet-please-go-ahead-and-add-your-alerts
“Seguridad de suministros de uso médico: ¿El último desafío de CA/CC?”
https://www.digikey.com/en/blog/medical-supply-safety-the-ultimate-ac-dc-challenge
“Cómo seleccionar y aplicar los componentes adecuados para proteger los dispositivos médicos, los usuarios y los pacientes”
https://www.digikey.com/en/articles/how-to-select-and-apply-the-right-components-to-protect-medical
“La fuente de alimentación adecuada es esencial para cumplir con el nuevo requerimiento de seguridad IEC-62368 del IEC/UL para productos de consumo”
Referencias externas
1 – Triad Magnetics. “UL Listed versus UL Recognized”
https://info.triadmagnetics.com/blog/ul-listed-vs-ul-recognized
2 – CUI Inc., “IEC 60601-1-2 4th Edition: What You Need to Know”
https://www.cui.com/blog/medical-60601-1-4th-edition
3 – CUI Inc., “IEC 60601-1 Medical Design Standards for Power Supplies”
https://www.cui.com/catalog/resource/2480
4 – CUI Inc., “Be Prepared for the 4th Edition of the IEC 60601-1 Medical Standard”
5 – Minntronix, “Calculating Creepage and Clearance Early Avoids Design Problems Later”
https://www.minntronix.com/application/files/2914/5948/1301/CreepageandClearance.pdf
6 – Tempo Automation, “Understanding PCB Creepage and Clearance Standards”
https://www.tempoautomation.com/blog/understanding-pcb-creepage-and-clearance-standards/
Acerca de este autor
Bill Schweber es un ingeniero electrónico que ha escrito tres libros sobre sistemas de comunicaciones electrónicas, así como cientos de artículos técnicos, columnas de opinión y características del producto. Anteriormente, se desempeñó como administrador técnico de sitios web para diferentes sitios de temas específicos de EE Times, así como editor ejecutivo y editor analógico en EDN.
En Analog Devices, Inc. (un proveedor líder de circuitos integrados analógicos y de señales mixtas), Bill trabajó en comunicaciones de mercadeo (relaciones públicas); como consecuencia, ha estado en ambos lados de la función técnica de relaciones públicas, ha presentado productos, historias y mensajes de la compañía a los medios y también ha sido destinatario de estos.
Antes de ocupar el puesto de MarCom en Analog, Bill fue editor asociado de su respetada revista técnica y también trabajó en sus grupos de mercadeo de productos e ingeniería de aplicaciones. Antes de dichas funciones, Bill trabajó en Instron Corp., donde realizaba prácticas de diseño analógico y de circuitos de alimentación e integración de sistemas para los controles de máquinas de prueba de materiales.
Tiene una maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica (MSEE) (Universidad de Massachusetts) y una licenciatura en Ingeniería Eléctrica (BSEE) (Universidad de Columbia), es un ingeniero profesional registrado y posee una licencia de radio para aficionados de clase avanzada. Además, Bill planificó, escribió y presentó cursos en línea sobre una variedad de temas de ingeniería, incluidos los conceptos básicos de MOSFET, la selección de ADC y los LED de conducción.
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