César Cassiolato (*)

Introdução

A convivência de equipamentos em diversas tecnologias diferentes somada à inadequação das instalações facilita a emissão de energia eletromagnética e com isto é comum que se tenha problemas de compatibilidade eletromagnética.

A EMI é a energia que causa resposta indesejável a qualquer equipamento e que pode ser gerada por centelhamento nas escovas de motores, chaveamento de circuitos de potência, em acionamentos de cargas indutivas e resistivas, acionamentos de relés, chaves, disjuntores, lâmpadas fluorescentes, aquecedores, ignições automotivas, descargas atmosféricas e mesmo as descargas eletrostáticas entre pessoas e equipamentos, aparelhos de micro-ondas, equipamentos de comunicação móvel, etc. Tudo isto pode provocar alterações causando sobretensão, subtensão, picos, transientes, etc. e que em uma rede de comunicação PROFIBUS pode ter seus impactos. Isto é muito comum nas indústrias e fábricas, onde a EMI é muito frequente em função do maior uso de máquinas (máquinas de soldas, por exemplo) e motores (CCMs) e em redes digitais e de computadores próximas a essas áreas.

O maior problema causado pela EMI são as situações esporádicas e que degradam aos poucos os equipamentos e seus componentes. Os mais diversos problemas podem ser gerados pela EMI, por exemplo, em equipamentos eletrônicos, podemos ter falhas na comunicação entre dispositivos de uma rede de equipamentos e/ou computadores, alarmes gerados sem explicação, atuação em relés que não seguem uma lógica e sem haver comando para isto e, queima de componentes e circuitos eletrônicos, etc. É muito comum a presença de ruídos na alimentação pelo mau aterramento e blindagem, ou mesmo erro de projeto.

A topologia e a distribuição do cabeamento, os tipos de cabos, as técnicas de proteções são fatores que devem ser considerados para a minimização dos efeitos de EMI. Lembrar que em altas frequências, os cabos se comportam como um sistema de transmissão com linhas cruzadas e confusas, refletindo energia e espalhando-a de um circuito a outro. Mantenha em boas condições as conexões. Conectores inativos por muito tempo podem desenvolver resistência ou se tornar detectores de RF.

 

Um exemplo típico de como a EMI pode afetar o comportamento de um componente eletrônico, é um capacitor que fique sujeito a um pico de tensão maior que sua tensão nominal especificada, com isto pode-se ter a degradação do dielétrico (a espessura do dielétrico é limitada pela tensão de operação do capacitor, que pode produzir um gradiente de potencial inferior à rigidez dielétrica do material), causando um mau funcionamento e em alguns casos a própria queima do capacitor. Ou ainda, podemos ter a alteração de correntes de polarização de transistores levando-os a saturação ou corte, ou dependendo da intensidade a queima de componentes por efeito joule.

Veremos neste artigo alguns detalhes sobre PROFIBUS, aterramento, blindagem, ruídos, interferências, reflexões e muito mais.

Em medições:

• Não aja com negligência (omissão irresponsável), imprudência (ação irresponsável) ou imperícia (questões técnicas)
• Lembre-se: cada planta e sistema têm os seus detalhes de segurança. Informe-se deles antes de iniciar seu trabalho.
• Sempre que possível, consulte as regulamentações físicas, assim como as práticas de segurança de cada área.
• É necessário agir com segurança nas medições, evitando contatos com terminais e fiação, pois a alta tensão pode estar presente e causar choque elétrico.
• Para minimizar o risco de problemas potenciais relacionados à segurança, é preciso seguir as normas de segurança e de áreas classificadas locais aplicáveis que regulam a instalação e operação dos equipamentos. Estas normas variam de área para área e estão em constante atualização. É responsabilidade do usuário determinar quais normas devem ser seguidas em suas aplicações e garantir que a instalação de cada equipamento esteja de acordo com as mesmas.
• Uma instalação inadequada ou o uso de um equipamento em aplicações não recomendadas podem prejudicar a performance de um sistema e consequentemente a do processo, além de representar uma fonte de perigo e acidentes. Devido a isto, recomenda-se utilizar somente profissionais treinados e qualificados para instalação, operação e manutenção. 

 

NBR 5410

A NBR-5410 é a norma brasileira para instalações elétricas em baixa tensão. Ela orienta como configurar e calcular os sistemas de aterramentos, assim como os pontos equipotenciais para conexão dos sistemas de proteção elétrica, eletrônicos e sistemas de para raios.

Normas complementares:

• NBR 5456 – Eletrotécnica e eletrônica geral;
• NBR 5444 – Símbolos gráficos para instalações elétricas prediais;
• NBR 13570 – Instalações elétricas em locais de afluência de público;
• NBR 13543 – Instalações elétricas em estabelecimentos de saúde;
• NBR 5418 – Instalação de equipamentos elétricos em atmosferas potencialmente explosivas.

 

Conceito de Aterramento

É a ligação intencional de um equipamento ou um sistema à terra de tal forma a proporcionar um caminho seguro e de baixa resistência.

Importante:

• Para contatos indiretos, existem outras formas de proteção além do aterramento!
• Não altere ou viole as características construtivas de equipamentos construídos segundo normas!! Por exemplo, não use um equipamento que foi usado em aplicações à prova de explosão em áreas intrinsecamente segura, pois o zener de entrada pode ter se danificado e não garantir a proteção de acordo com os requisitos de segurança.
• Antes de começar executar qualquer trabalho, conheça os detalhes e os critérios de segurança dentro das instalações elétricas industriais e ainda, uma planta é diferente de outra e tem suas peculiaridades sempre!!
• Cuidado em áreas classificadas!!
• Os acidentes também acontecem por excesso de confiança: quem não sabe nadar… dificilmente morre afogado!!
• Cuidado nas medições em campo!!! 

 

Fio terra

Todo circuito deve dispor de condutor de proteção em toda a sua extensão.

Aterramentos de Equipamentos Elétricos Sensíveis

Os sistemas de aterramento devem executar várias funções simultâneas: como proporcionar segurança pessoal e para o equipamento. Resumidamente, segue uma lista de funções básicas dos sistemas de aterramento em:

1. Proporcionar segurança pessoal aos usuários;
2. Proporcionar um caminho de baixa impedância (baixa indutância) de retorno para a terra, proporcionando o desligamento automático pelos dispositivos de proteção de maneira rápida e segura, quando devidamente projetado;
3. Fornecer controle das tensões desenvolvidas no solo quando o curto fase-terra retorna pelo terra para uma fonte próxima ou mesmo distante;
4. Estabilizar a tensão durante transitórios no sistema elétrico provocados por faltas para a terra;
5. Escoar cargas estáticas acumuladas em estruturas, suportes e carcaças dos equipamentos em geral;
6. Fornecer um sistema para que os equipamentos eletrônicos possam operar satisfatoriamente tanto em alta como em baixas frequências;
7. Fornecer uma referência estável de tensão aos sinais e circuitos;
8. Minimizar os efeitos de EMI (Emissão Eletromagnética).

O condutor neutro é, normalmente, isolado e o sistema de alimentação empregado deve ser o TN-S (T: ponto diretamente aterrado, N: massas ligadas diretamente ao ponto de alimentação aterrado, S: condutores distintos para neutro e proteção).

O condutor neutro exerce a sua função básica de conduzir as correntes de retorno do sistema.

O condutor de proteção exerce a sua função básica de conduzir à terra as correntes de massa. Todas as carcaças devem ser ligadas ao condutor de proteção.

O condutor de equipotencialidade deve exercer a sua função básica de referência de potencial do circuito eletrônico. 

Figura 1 – Sistema TN-S

 

Para atender as funções anteriores destacam-se três características fundamentais:

Capacidade de condução;

Baixo valor de resistência;

Configuração de eletrodo que possibilite o controle do gradiente de potencial.

 

Independentemente da finalidade, proteção ou funcional, o aterramento deve ser único em cada local da instalação. Existem situações em que os terras podem ser separados, porém precauções devem ser tomadas.

 

Em relação à instalação dos componentes do sistema de aterramento alguns critérios devem ser seguidos:

• o valor da resistência de aterramento não deve se modificar consideravelmente ao longo do tempo;
• os componentes devem resistir às condições térmicas, termomecânicas e eletromecânicas;
• os componentes devem ser robustos ou mesmo possuir proteção mecânica adequada para atender às condições de influências externas;
• deve-se impedir danos aos eletrodos e as outras partes metálicas por efeitos de eletrólise.

Acesse o artigo “PROFIBUS: Aterramento, Blindagem, Ruídos, Interferências, Reflexões e muito mais…” completo aqui.

(*) César Cassiolato é presidente & CEO da Vivace Process Instruments.