Ligação à terra, blindagem e proteção contra raios em instrumentos: uma origem de falhas subestimada

Ligação à terra, blindagem e proteção contra raios em instrumentos: uma origem de falhas subestimada

Desvios intermitentes ou falhas de comunicação podem ter origem nas ligações, na equipotencialização, na qualidade da alimentação ou na exposição a sobretensões. Diagnostique toda a instalação antes de substituir o transmissor. Na análise, distinga a ligação de proteção à terra, a referência de sinal e a blindagem dos cabos.

Separar a equipotencialização de proteção da referência de sinal

A equipotencialização de proteção limita tensões de contacto perigosas e proporciona o percurso necessário para a corrente de defeito. A referência de sinal e a blindagem dos cabos têm funções diferentes. Diferenças de referência podem perturbar o sinal quando entra corrente indesejada no seu circuito ou quando a interface ultrapassa o limite de modo comum.

Alguns circuitos analógicos de baixa frequência utilizam uma única ligação definida para a referência de sinal. Isso não significa desligar as terras de proteção no campo nem substituir a rede equipotencial da instalação por um único ponto de terra isolado. Siga os manuais dos equipamentos, o projeto elétrico e os requisitos de segurança aplicáveis.

Terminação da blindagem: numa extremidade ou nas duas?

A blindagem do cabo proporciona um percurso para correntes de interferência; a sua eficácia depende da frequência, da impedância da terminação e do sistema de equipotencialização. A ligação numa só extremidade é comum em alguns circuitos analógicos de baixa frequência. Outros circuitos podem exigir ligação nas duas extremidades ou em toda a circunferência, sobretudo a frequências mais elevadas.

Escolha a terminação da blindagem com base nos manuais dos equipamentos nas duas extremidades e no projeto EMC da instalação. Quando a ligação nas duas extremidades puder transportar corrente indesejada de baixa frequência, avalie a equipotencialização, o isolamento ou uma configuração capacitiva aprovada. Não desligue um condutor de proteção nem improvise uma terminação no campo para eliminar ruído.

Por onde os efeitos dos raios entram no instrumento

As sobretensões podem entrar pela alimentação, pelos sinais, pelas comunicações e pelas diferenças de potencial de terra após raios diretos ou próximos. Posicione e coordene os dispositivos SPD nos pontos expostos dos cabos ou nos limites das zonas de proteção, o que pode exigir proteção nas duas extremidades. Um único SPD num transmissor não constitui um projeto completo de proteção contra raios.

Um dispositivo de proteção contra sobretensões (SPD) limita o transitório em relação à terra, pelo que precisa de uma ligação à terra curta, direta e de baixa impedância. Um SPD aparafusado a um painel pintado e ligado por um metro de fio fino pouco faz; um SPD ligado diretamente a uma barra de terra limpa proporciona proteção.

Lista prática de verificações da ligação à terra

Verifique a rede de equipotencialização de proteção e as ligações previstas para a referência de sinal. Não retire as ligações à terra no campo como solução genérica para laços de terra.

Verifique cada blindagem face ao desenho de terminação aprovado, incluindo continuidade, comprimento exposto, bucins e quaisquer ligações exigidas nas duas extremidades.

Separe as esteiras de cabos. Mantenha os cabos de 4–20 mA e digitais fora da esteira dos cabos de motores e de potência; onde os percursos tiverem de se cruzar, faça-o em ângulo reto.

Ligue corretamente o SPD à terra. A eficácia do protetor contra sobretensões depende da sua ligação à terra: curta, larga e direta.

Verifique a malha de terra da instalação. Uma terra de instrumento ligada a uma malha corroída ou desligada não assegura a ligação à terra.

Perguntas dos técnicos

P1. Por que a leitura se desvia quando uma bomba arranca?

As causas possíveis incluem cavas de tensão, acoplamento indutivo, diferenças de referência, limites da interface e alterações reais do processo. Registe com segurança a evolução da alimentação e do sinal, inspecione os percursos dos cabos e compare o evento antes de alterar uma ligação equipotencial. O sintoma não comprova a existência de um segundo percurso de terra.

P2. Devo ligar a blindagem à terra no transmissor ou no painel?

Siga os requisitos EMC dos equipamentos e da instalação. A ligação apenas no painel é comum em algumas malhas analógicas, mas as interfaces digitais, a proteção contra sobretensões e a equipotencialização podem exigir outra configuração.

P3. Preciso de proteção contra sobretensões em todas as malhas?

Utilize a avaliação de risco de raios e sobretensões da instalação, a exposição dos cabos, os limites das zonas de proteção e os níveis de suportabilidade dos equipamentos. Inclua os requisitos compatíveis de sinal, tensão, HART e áreas perigosas, quando aplicáveis; a instalação no exterior, por si só, não define um projeto completo de SPD.

P4. Posso utilizar a blindagem como condutor de reserva?

Nunca. A blindagem serve para blindar, não para conduzir a corrente do circuito; utilizá-la para esse fim anula a sua função e acopla ruído diretamente ao sinal.

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Referências técnicas

• Terminação da blindagem e ligações equipotenciais