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O Setor Elétrico / Novembro de 2009Compatibilidade Eletromagnética em Sistemas Elétricos

Por Roberto Menna Barreto*

Capítulo XI

Técnicas para o controle de interferências no projeto, instalação e manutenção de sistemas eletrônicos em ambientes de alta tensão

Quando abordamos a operação de sistemas

eletrônicos,somosinduzidosapensarnaLógicaClássica,

caracterizada por dois valores exclusivos (verdadeiro ou

falso),ouLógicadoTerceiroExcluído(nemverdadeironem

falso,oufalsoeverdadeiro).

Aoconsiderarmosainstalaçãodesistemaseletrônicos,

naturalmente transportamos esta forma extremamente

simplificada de pensamento para o mundo e somos

impelidosacolocarnacategoriade“magianegra” tudo

o que contraria uma determinada estrutura lógica pré-

concebidadefuncionamentocomo,àsvezes,sãoreferidos

osproblemasdeinterferênciaeletromagnética.

A colocação dos problemas de interferência

eletromagnéticanacategoriade“magianegra”representa,

naverdade,amaiordificuldadeparaotratamentoobjetivo

deste aspecto, sempre presente em qualquer sistema

eletrônico,fazendo:

• as consequências destes fenômenos não serem

devidamente quantificadas, nomeadamente em termos

doscustosassociados;

• os problemas serem tratados isoladamente e somente

quandoaparecem,nuncadeformasistemática.

A melhoria do nível de proteção eletromagnética

das instalações de sistemas eletrônicos garante uma

redução significativa dos custos associados a problemas

deinterferência.Tantodoscustosdiretos,comareposição

de equipamentos danificados e ocupação excessiva das

equipesdemanutenção,como–eprincipalmente–dos

custosindiretosrelacionadoscomaparalisaçãoouomau

funcionamento de setores automatizados, justificando

plenamenteosinvestimentosnestesentido.

Como os problemas de interferência são agravados e perpetuados (sistemas de aterramento)

Compatibilidade Eletromagnética (EMC) pode ser

definidacomoacapacidadedeumdispositivo,unidadede

equipamentoousistemadefuncionarsatisfatoriamenteno

seuambienteeletromagnéticosemintroduzir,elepróprio,

perturbaçõeseletromagnéticasintoleráveisnaquelelocal.

No que se refere às características EMC dos

equipamentos isoladamente, podemos considerar que

hojeemdiaexisteumamplosuportetecnológicoparao

controlede interferência eletromagnética. Istopermite a

qualificação dos equipamentos para o cumprimento de

normas EMC, assim como aquelas inerentes à Diretiva

EMC(referenciadaspeloIEC),asquaisobjetivamgarantira

operaçãocorretadestesequipamentosnosseusambientes

deoperação.

Teste

IEC 61000-4-2

IEC 61000-4-3

IEC 61000-4-5

IEC 61000-4-6

Descrição

Descarga eletrostática

Imunidade radiada

Surtos

Tensões induzidas

Nível de teste

+/- 6 kV contato; +/- 8 kV ar

10 V/m

+/- 4 kV L-T e +/- 2 kV L-L para sinais e AC;

+/- 2 kV L-T e +/- 1 kV L-L para DC

10 V

Alguns dos requisitos de imunidade para equipamentos de automação em subestações elétricas (sem ser em áreas controladas)

Entretanto, quando consideramos a instalação de

equipamentos eletroeletrônicos, em particular no Brasil

onde ainda não existe uma normalização abrangente

emEMC,compondoumsistemaeletrônico(automação,

telecomunicações, instrumentação, etc.) uma nova

situaçãoseapresenta,qualseja:

1) oníveldeemissão/imunidadedecadaequipamento

não está claramente definido, a menos que haja a

comprovação de cumprimento com normas EMC

específicas;

2) oníveldeemissão/imunidadedosistemaeletrônico

nãoénecessariamenteomesmoníveldosequipamentos

que o compõe devido, por exemplo, aos cabos de

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O Setor Elétrico / Novembro de 2009Compatibilidade Eletromagnética em Sistemas Elétricos mesmoporqueoambienteeletromagnéticoéconstantementealterado

com a instalação de novos equipamentos ou modificações das

instalaçõesexistentes.

Uma configuração EMCpode ser favorecida na implantação de

umsistemaeletrônico,exigindo-sequecadaunidadedeequipamento

cumpracomnormasEMC,queabordamtantooaspectodeemissão(o

equipamentoseconstituindoemumafontedeperturbaçãoEM)como

deimunidade(oequipamentonãosendoafetadoporperturbaçõesEM

noambiente).

Entretanto, deve-se ter em mente que quando equipamentos

são interconectados, compondo um sistema eletrônico (automação,

telecomunicações, proteção, controle, etc.), o nível de imunidade

do sistema é normalmente menor que o nível de imunidade de

cada equipamento isolado, devido, principalmente, aos cabos de

interconexão.

Eque,parainstalaçõesespecíficas,porexemplo,emsubestações

elétricas,édeseesperaranecessidadedeimplementaçãodemedidas

de proteção complementares face às diferentes influências presentes

nestes ambientes, conforme abordado noCapítulo I – Influência de

sistemasdealtatensãoemsistemaseletrônicos,entreelas:

• Tensões induzidas em sistemas de telecomunicações (sistemas

eletrônicos, de automação, controle, sinalização, etc.) com linhas

metálicas;

•Interferênciacomsistemasderádio;

•Perturbaçõeseletromagnéticasconduzidas;

•Descargasatmosféricas;

•Perturbaçõeseletromagnéticasradiadas;

•ElevaçãodoPotencialdeTerra(GPR–GroundPotentialRise).

interconexão que tornam o sistemamais vulnerável à influência de

perturbaçõesradiadas;

3) os níveis de perturbações eletromagnéticas podem diferir

drasticamente daqueles normalmente usados como referência na

elaboraçãodasnormasEMC.

Desta forma, sistemas eletrônicos são passíveis de sofrerem

problemasdeinterferência,mesmoquandoosequipamentosinstalados

cumpremcomnormasEMC.

Como as diversas tecnologias usadas em uma dada instalação

ficamnecessariamenteinterligadaspelosistemadeaterramento,oqual

tambéméabasedepraticamentetodasasmedidasdeproteçãoEMC

quepodemserimplementadas(filtragem,blindagem,proteçãocontra

tensões transitórias,etc.),osistemadeaterramentorepresenta,assim,

o aspecto demaior importância a ser considerado para assegurar a

operaçãocorretadesistemaseletrônicos.

Em uma instalação podem existir diferentes “sistemas de terra”,

como sãonormalmente chamados, assimcomo: terraAC; terraDC;

terradeRF;terradeproteção;terradesinal;terradopára-raios;etc.

Alémdisso,existemdiversospontos(“groundpoints”)paraserem

“aterrados”nestesdiferentes“sistemasde terra”,assimcomoo“terra

(massa)lógico”,oterra(massa)dacarcaça,oterra(massa)dablindagem,

etc.

O circuito interligando todos estes diferentes “terras”, “massas”,

“grounds”échamadodesistemadeaterramento,querequerumprojeto

específicoemuitoprecisoparaatenderàsnecessidadesdesegurança

e proteção contra raios e, aomesmo tempo, garantir o controle de

interferênciaemumainstalação.Nãoexisteum“pré-projeto”paraa

implementaçãode sistemas de aterramento, pois cada instalaçãode

sistemaeletrônicotemassuasprópriasparticularidades.

Entretanto,emlugardeumprojetoespecífico,oqueéfeitomuitas

vezes é a implementação do sistema de aterramento baseada em

somentedoisoutrêscritérios,taiscomo:aresistênciadeterradeveser

inferiora5ohms;aconfiguraçãoemestreladeveserimplementada;

deve-seevitaros“loopsdeterra”;deve-se fazerumaequalizaçãode

potencial; etc.Mas estes critérios não são suficientes e nemmesmo

necessários.

A consequência é um número bastante elevado de problemas

sempre que ocorre uma situação de risco, assim como aquelas

originadas por raios, por exemplo. Assim se inicia uma busca por

produtosespeciais,talcomoum“superDPS”(DispositivodeProteção

contraSurtos)quepossaresolveroproblema,quando,naverdade,o

problemaédeoutracategoria.

Procedimentos EMC necessários à instalação de sistemas eletrônicos

Nocontroledeinterferência,oqueseprocuranãoéaeliminação

doruído,masumcompromissoentrediferentesfontesdeperturbação

eletromagnéticadeformaqueoruídototalacopladonocircuitonão

causeinterferência.

Neste contexto se torna imprescindível a implantação de um

tratamento sistemático na área da Compatibilidade Eletromagnética,

Survey EMC

Campos EM

• E e H (60 Hz)

• RF

Elétrica

Raios

Normas EMC

Níveis EMC dos

equipamentos

Nível EMC do

sistema diferente dos

equipamentos

Ambiente não comercial

ou industrial

Projeto EMC

Aterramento

Blindagem

Cabeação

DPS

Topologia

Filtros

etc.

Instalação de sistemas eletrônicos A forma mais eficaz (custo-benefício) para se responder

objetivamente às diversas possibilidades para o surgimento de

problemas de interferência (EMI – Electromagnetic Interference) na

instalaçãodesistemaseletrônicosépormeiodaimplantaçãodeum

planodecontroledeinterferência.

Esteplanoé,essencialmente,umcronogramadetrabalhoespecífico

paraaáreaEMC,definindoasaçõeseseustemposdeexecuçãoque

deverãoserlevadasemconsideraçãoaolongodainstalaçãodosistema

eletrônico,deformaaseidentificaresolucionartodasassituaçõesem

potencialparaaocorrênciadeproblemasdeEMI.

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O Setor Elétrico / Novembro de 2009

* ROBERTO MENNA BARRETO é engenheiro eletricista e sócio-

gerente da QEMC, empresa de consultoria na área de Compatibilidade

Eletromagnética (EMC) e de proteção de instalações de sistemas

eletrônicos contra descargas atmosféricas e seus efeitos.

CONTINUA NA PRÓXIMA EDIÇÃOConfira todos os artigos deste fascículo em www.osetoreletrico.com.brDúvidas, sugestões e comentários podem ser encaminhados para o

e-mail redacao@atitudeeditorial.com.br

Medição de Campos EM

Para se garantir o desempenho adequado e um menor custo

associado na instalação de um sistema eletrônico – em particular no

Brasil onde ainda não existe uma normalização abrangente em EMC

paraosequipamentos–éextremamenteimportanteolevantamentodo

ambienteeletromagnéticoemqueosistemairáoperar,permitindo,assim,

asuaconsequenteadaptaçãoaesteambiente.Destaforma,atopologia

dosistema,seuscabosdeinterconexão,aconfiguraçãodosistemade

aterramento, entre outros aspectos, podem facilmente comprometer o

atendimentodacompatibilidadeeletromagnéticapretendida.

Umplano de controle de interferência deve incluir as seguintes

fases:

Planejamento EMC – nestaparteécaracterizadaadescriçãogeraldo

sistemaeletrônicoaserinstalado,oseucronogramadeinstalaçãoeas

pessoasenvolvidascomasrespectivasfunçõeseresponsabilidadesna

áreaEMC.

Análise EMC – nestaparteédesenvolvidaumavisãocríticadassituações

deEMI:

•Caracterizaçãodoambienteeletromagnético,ondeosobjetivossão

aidentificaçãodasdiferentesfontesdeperturbaçõeseletromagnéticas

quepoderiamocasionarproblemasdeEMIeadeterminaçãodosníveis

destasperturbaçõesidentificadaspormeiodemediçõese/ouprevisões;

•SituaçõesempotencialparaEMI,ondeoobjetivoéaidentificação

dassituaçõescríticasparaocorrênciadeEMI,asquaisincluemtanto

osproblemasdeEMI internosaosistema,comoaquelesexternosao

sistema.

Projeto EMC – nesta parte as diversas medidas de proteção são

projetadaseimplementadasdeacordocomassituaçõesempotencial

paraEMIidentificadasanteriormente,naturalmentedandoumamaior

ênfaseaosistemadeaterramento.

Conclusão