Jaula de Faraday: Protección de datos en portátiles, tablets y smartphones

La jaula de Faraday o escudo de Faraday es un sistema de protección para recintos cerrados o dispositivos electrónicos e inalámbricos mediante el bloqueo total o parcial de las ondas electromagnéticas (wifi, GPS, 5G…). Recibe su nombre en honor al inventor y científico inglés Michael Faraday, que la creó a finales del siglo XIX.

Actualmente este principio físico logra un blindaje electrostático que se aplica en multitud de objetos de uso cotidiano: Desde neveras, microondas y torres de ordenador, hasta ascensores, coches y aviones.

El objetivo de este tipo de instalaciones es mantener la privacidad o proteger contra los rayos y los picos de corriente, siendo su principal función evitar el robo de datos o el hackeo de un sistema que permita tomar control remoto de un ordenador.

✅ Productos destacados

En las páginas que enlazamos aquí hemos hecho un repaso de las fundas y bolsas de Faraday que permiten proteger un Smartphone, un portátil o un tablet de intrusos no deseados, e incluso de las mallas metálicas que necesitamos para hacer nuestra propia jaula de Faraday casera.

radiofrecuencia
datos-personales
ondas-electromagneticas

✅ Artículos relacionados

Es importante conocer las ideas de donde viene todo esto y tener unos conocimientos básicos sobre la ley de Faraday o seguridad en Internet para no quedarnos fuera de juego en esta sociedad tecnológica.

✅ Origen

En 1836, las investigaciones y experimentos del científico e inventor Michael Faraday le llevaron a formular el principio bajo el que después se crearon las jaulas de Faraday.

Concluyó que el exceso de carga en un conductor cargado se encontraba únicamente en su exterior y sin que ello causara influencia alguna en nada de lo que estaba dentro de él.

Realizó un experimento para validar su teoría física, así que cubrió una habitación con papel de aluminio con el objetivo de aislarla y con un generador electrostático hizo que las descargas de alto voltaje impactaran desde fuera en la estancia. Se aseguró de que no hubiera carga eléctrica dentro de la habitación mediante una medición con un electroscopio.

Es cierto que los experimentos para comprobar la teoría de la jaula de Faraday se atribuyen a Michael Faraday, pero fue Benjamin Franklin quien 100 años antes observó el mismo principio físico con una bola de corcho colgada de un hilo de seda entrando por la abertura de una lata de metal con carga eléctrica.

Lo que el señor Franklin descubrió era lo que posteriormente llamaremos “escudo o jaula de Faraday”

✅ ¿Cómo funciona un escudo de Faraday?

Para entender el concepto básico de que es una Jaula de Faraday primero hablaremos de su funcionamiento.

Consiste en un material conductor que recubre la jaula propiamente dicha con la función de cancelar el efecto de los campos electromagnéticos externos que penetran en el interior.

Es decir, proteger de la radiación electromagnética todo lo que se encuentre dentro de la estructura. Para ello el conductor debe ser lo suficientemente grueso y los agujeros más pequeños de la longitud de onda de la radiación. Con un dbujo explicativo lo entenderemos mas fácil.

ley-faraday

De acuerdo con las investigaciones sobre conductores de Michael Faraday, la estructura que el diseño (es decir, una caja de aluminio conductora conectada a tierra) está sellada contra los campos eléctricos creados por la simple presencia de una diferencia de potencial, sin necesidad de una corriente, ya sea que la fuente de la perturbación esté dentro o fuera del recinto.

Sin embargo hay que tener en cuenta que este invento no puede bloquear algunos tipos de campos magnéticos, por ejemplo el campo magnético de La Tierra, es decir, que una brújula seguiría funcionando perfectamente en su interior.

Otra de las propiedades descubiertas para este tipo de estructuras es el apantallamiento electromagnético, que consiste en la protección contra las perturbaciones electromagnéticas. En este caso la eficiencia va en función de la conductividad y capacidad del material para bloquear las ondas electromagnéticas.

Por ejemplo, para la realización de algunos procedimientos forenses en ordenadores, se requiere un ambiente libre de interferencia electromagnética y suelen realizarse dentro de una sala blindada.

Para ello la habitación debe estar totalmente cubierta por varias capas de malla metálica o de una chapa perforada. Las capas metálicas estarán conectadas a tierra para disipar cualquier corriente eléctrica generada por campos electromagnéticos externos o internos para lograr bloquear la mayor parte de interferencia electromagnética.

camara-faraday

Un escudo de Faraday es capaz de bloquear las ondas de un impulso electromagnético (EMP) producidas por fenómenos naturales, sin embargo un teléfono móvil o cualquier otro dispositivo que opere en altas frecuencias puede penetrar desde el interior de la jaula.

Hay que señalar que una idea bastante extendida pero errónea es que una jaula de Faraday produce una obstrucción o atenuación completa de los campos externos.

La emisión y recepción de ondas de radio queda muy atenuada por la jaula, sin embargo el resultado puede variar dependiendo de la potencia, frecuencia, distancia y forma de la onda.

Por ejemplo las transmisiones de alta potencia provenientes de un emisor cercano son más propensas a penetrar. Por ello hay que tener en cuenta que las jaulas cubiertas por malla metálica atenúan un menor rango de frecuencias que una jaula sólida.

✅ Aplicaciones y usos habituales

Estamos ante unos artículos de gran utilidad para la protección de datos personales. Las propiedades que proporciona una jaula de Faraday se pueden aplicar en gran cantidad de sectores empresariales. A continuación vamos a hacer un repaso a los más importantes.

  • Protección de equipos electrónicos sensibles de interferencias por radiofrecuencias.
  • Encontrar dispositivos emisores de ondas de radio para evitar interferencias con otros equipos cercanos.
  • Proteger de corrientes eléctricas no previstas (rayos, descargas electrostáticas…) a la gente y los circuitos electrónicos. El ejemplo más claro son los habitáculos para pasajeros de los aviones, coches y ascensores.
  • Bloqueo de señales de telecomunicaciones (RFID, GSM, UMTS, GPS…) en móviles, tablets y portátiles
  • Medicina avanzada como resonancias magnéticas y otras tecnologías similares.
  • Reducir el ruido en mediciones muy precisas para laboratorios de química analítica.
  • En trabajos forenses con equipos informáticos se usan bolsas de Faraday para evitar el robo o borrado de datos de forma remota.
  • El público en general usa estos aparatos para proteger sus móviles, tablets y portátiles de intrusiones no deseadas para robar datos.
  • En la instalación de redes y tendidos eléctricos se provee a los operarios de ropa protectora diseñada con materiales conductores que sirven para proteger a la persona que está trabajando de posibles cargas eléctricas inesperadas. En 1997 el físico californiano Austin Richards fabricó un traje metálico de Faraday que proporciona protección contra bobinas de Tesla.
  • Las máquinas de resonancia magnética tiene también una estructura de este tipo para evitar que se acoplen señales externas de radiofrecuencia a los datos obtenidos por el instrumental.
  • Los hornos microondas que podemos encontrar en cualquier cocina incorpora una estructura similar para contener las ondas electromagnéticas en su interior y proteger de la radiación al exterior. Esto se puede comprobar en la puerta del horno donde la malla es visible a simple vista. Podemos comprobar como los agujeros permiten ver en interior pero también mantienen las ondas dentro.
  • Bolsas de Faraday para proteger las llaves del coche, los dispositivos de cobro de peajes, tarjetas de crédito, móvil y toda clase de dispositivos electrónicos que puedan ser accedidos remotamente sin permiso.
  • Crear cables blindados para evitar las interferencias del exterior en la señal que transmiten. Un ejemplo muy conocido por todos es el cable USB y el cable coaxial para ver la TV.
fisica

✅ Tipos de jaulas de Faraday

Como hemos visto anteriormente tenemos a nuestra disposición desde pequeñas bolsas para meter el móvil o las llaves del coche, hasta estructuras modulares para cerrar una habitación entera.

Vamos a hacer un repaso de los principales tipos de escudos de Faraday.

Jaulas modulares

Se componen de un grupo de paneles de acero con una lámina de madera en un interior.

La principal ventaja es que el equipo es desmontable, plegable y transportable con relativa facilidad puesto que los paneles se unen entre si usando pernos o perfiles de conexión de acero. Los paneles pueden ser recortados a medida del lugar donde se vaya a instalar y además el conjunto está hecho para durar por lo que conserva la geometría de la estructura durante mucho tiempo si es necesario.

Las jaulas modulares pueden llegar a alcanzar rendimientos superiores a 130 dB a 1 GHz.

Jaulas arquitectónicas de cobre

El principal compuesto de este tipo de jaulas son láminas de cobre o menos de 0,5mm que se colocan sobre vigas o columnas metálicas y a continuación se sueldan.

La principal ventaja de este tipo de estructuras es la fácil adaptación a grandes entornos con distribuciones más variadas como vigas, esquinas o techos con forma de cúpula con lo que no se pierde espacio del recinto.

Las jaulas de cobre pueden alcanzar rendimientos superiores a 120 dB a 1 GHz.

Jaulas arquitectónicas de tejido metálico

Este modelo se realiza con una malla metálica y encolada en la pared de la habitación. El rendimiento alcanzado es superior a 60 dB a 100 MHz, lo cual es suficiente para determinadas prestaciones.

Este tipo de instalación tiene ventajas e inconvenientes. Por la parte mala es algo que necesita una obra importante y aparatosa para meter la malla metálica en las paredes. Lo más oportuno es aprovechar el momento en que haya una reforma en profundidad prevista y meter el material en las paredes.

principio-funcionamiento

La parte buena es que se adapta a la perfección a la estructura del inmueble y queda totalmente oculto al ojo humano.

En todas las opciones antes descritas se pueden instalar ventanas o claraboyas, pero siempre hay que tener en cuenta que eso podría mermar considerablemente el rendimiento del conjunto. Por esa razón muchas veces lo más efectivo es instalar un circuito cerrado de vídeo.

✅ Precauciones

No hay que olvidar que estamos tratando con energía eléctrica y materiales conductores. Si manejamos de forma inadecuada estos materiales podríamos tener un grave accidente.

Campos interiores

Si se coloca una carga dentro de una jaula de Faraday no conectada a tierra, la cara interna de la jaula se carga (de la misma manera descrita para una carga externa) para evitar la existencia de un campo dentro del cuerpo de la jaula; sin embargo, esta carga de la cara interna redistribuye las cargas en el cuerpo de la jaula.

Esto carga la cara exterior de la jaula con una carga igual en signo y magnitud a la que se encuentra dentro de la jaula. Dado que la carga interna y la cara interna se anulan mutuamente, la extensión de las cargas en la cara externa no se ve afectada por la posición de la carga interna dentro de la jaula. Por lo tanto, a todos los efectos, la jaula genera el mismo campo eléctrico de CC que generaría si simplemente se viera afectada por la carga colocada en su interior. Lo mismo no es cierto para las ondas electromagnéticas.

Si la jaula está conectada a tierra, las cargas excesivas se neutralizarán ya que la conexión a tierra crea una conexión equipotencial entre el exterior de la jaula y el entorno, por lo que no hay tensión entre ellas y, por lo tanto, tampoco hay campo. La cara interna y la carga interna permanecerán iguales para que el campo se mantenga dentro.

Campos exteriores

La efectividad del apantallamiento de un campo eléctrico estático es en gran medida independiente de la geometría del material conductor, sin embargo, los campos magnéticos estáticos pueden penetrar completamente en el escudo.

En el caso de campos electromagnéticos variables, cuanto más rápidas sean las variaciones (es decir, cuanto más altas sean las frecuencias), mejor resistirá el material a la penetración del campo magnético. En este caso, el apantallamiento también depende de la conductividad eléctrica, de las propiedades magnéticas de los materiales conductores utilizados en las jaulas, así como de sus espesores.

Una buena idea de la eficacia de un escudo de Faraday se puede obtener a partir de consideraciones de profundidad de la piel. Con la profundidad de la piel, la corriente fluye principalmente en la superficie, y decae exponencialmente con la profundidad a través del material.

Debido a que un escudo de Faraday tiene un espesor finito, este factor determina la efectividad del escudo. Un escudo más grueso puede atenuar mejor los campos electromagnéticos, y a una frecuencia más baja.

Los ascensores y otras salas con marcos y paredes metálicas conductoras simulan un efecto de jaula de Faraday, lo que provoca una pérdida de señal y de «zonas muertas» para los usuarios de teléfonos móviles, radios y otros dispositivos electrónicos que requieren señales electromagnéticas externas.

Durante la capacitación, se advierte a los bomberos y a otros equipos de respuesta rápida que sus radios de dos vías probablemente no funcionarán dentro de los ascensores y que deben tener en cuenta esta circunstancia.

Las pequeñas jaulas físicas de Faraday son utilizadas por los ingenieros electrónicos durante las pruebas de los equipos para simular un entorno de este tipo y asegurarse de que el dispositivo maneja con elegancia estas condiciones.

Si te ha gustado nuestro contenido te agradecemos que lo apoyes compartiéndolo en redes sociales.

⬇️ ⬇️ ⬇️ ⬇️