Artigo IBP

Copyright 2007, Instituto Brasileiro de Petróleo e Gás - IBP

Este Trabalho Técnico foi preparado para apresentação no IV Congresso Rio Automação 2007, realizado nos dias 9 e 10 de maio

de 2007, no Rio de Janeiro. Este Trabalho Técnico foi selecionado para apresentação pelo Comitê Técnico do Evento, seguindo as

informações contidas na sinopse e no texto final submetido pelo(s) autor(es). O conteúdo do Trabalho Técnico, como apresentado,

não foi revisado pelo IBP. Os organizadores não irão traduzir ou corrigir os textos recebidos. O material conforme, apresentado, não

necessariamente reflete as opiniões do Instituto Brasileiro de Petróleo e Gás, Sócios e Representantes. É de conhecimento e

aprovação do(s) autor(es) que este Trabalho Técnico seja publicado nos Anais do IV Congresso Rio Automação 2007.

Resumo

A área da Compatibilidade Eletromagnética (EMC) em Sistemas Automação é naturalmente complexa, indo desde o

sistema de eletrodos de terra até aos componentes em placas de circuito impresso; dos Hertz aos GigaHertz, dos uA/uV

aos kA/kV, etc.. Este estudo analisa a sutileza dos problemas de interferência sempre presentes neste ambiente e propõe

uma metodologia por forma a se garantir a operação correta, e um menor custo associado, quando da instalação e da

manutenção de Sistemas de Automação.

Abstract

The Electromagnetic Compatibility (EMC) area applied to Instrumentation and Automation Systems is intrinsically

complex, going from Earth Electrodes to components in PCB´s; from Hertz to GigaHertz; from uA/uV to kA/kV; etc.

This paper analyzes the different subtitles in this scenario and suggests a methodology to overcome electromagnetic

interference problems in such Systems in order to guarantee their correct performance and the lowest related costs.

1. A natureza dos problemas de interferência eletromagnética

Quando abordamos a operação de Sistemas de Automação, somos como que induzidos a pensar na Lógica

Clássica, caracterizada por dois valores exclusivos (verdadeiro ou falso), ou Lógica do Terceiro Excluído (nem

verdadeiro nem falso).

Ao considerarmos a instalação de Sistemas de Automação, naturalmente transportamos esta forma

extremamente simplificada de pensamento para o mundo e somos impelidos a colocar na categoria de “magia negra”

tudo o que contraria uma determinada estrutura lógica pré-concebida de funcionamento, como às vezes são referidos os

problemas de interferência eletromagnética.

Para entendermos a natureza dos problemas de interferência eletromagnética em Sistemas de Automação, é

conveniente considerarmos a Era da Modernidade, que ainda vivemos, como a efetivação da Lógica da Dupla

Diferença, qual seja, que são feitas duas partições da realidade (duas diferenças) por forma a permitir a sistematização

do mundo. Em outras palavras, a realidade é empobrecida para um universo menor (primeira diferença), onde podemos

então estudar as entidades neste universo menor num contexto mais simplificado, permitindo assim a elaboração das leis

da física.

IV Congresso Rio Automação

2

A grande maioria dos problemas de interferência acontece exatamente pela não observância desta simplificação

da realidade.

Quando é possível uma aproximação para baixas freqüências, um circuito pode ser descrito em termos de

componentes “normais” assim como resistências, capacitâncias e indutâncias, e é então possível o desenvolvimento de

cálculos “normais”. Entretanto, quando as dimensões do circuito não podem mais ser consideradas como pequenas em

relação ao comprimento de onda, as propriedades de radiação do circuito já não podem mais ser ignoradas (ou seja, o

universo empobrecido por esta primeira diferença não atende às necessidades do estudo).

Também, ao considerarmos os dois condutores num circuito (fonte, carga e condutores de ida e retorno),

devemos distinguir entre duas formas de circulação de corrente: modo diferencial, o sinal desejado, significando que a

corrente flui da fonte para a carga por um condutor e retorna pelo outro; e modo comum, o sinal indesejado (ruído),

significando que a corrente flui na mesma direção em ambos os condutores do circuito, retornando por um terceiro

condutor, em geral uma “Massa/ground”.

O circuito de Modo Comum pode ter uma “existência material”, como no caso onde ambas a Fonte de Sinal e a

Carga estão conectadas diretamente a uma referência (“Terra/Massa/ground”) em diferentes pontos. Neste caso, a fonte

de corrente em modo comum pode ser uma diferença de potencial entre estes dois pontos de referência

(“Terra/Massa/ground”), a qual força o fluxo de corrente em ambos os condutores num mesmo sentido.

Muitas vezes, os circuitos por onde fluem correntes em modo comum não têm uma conexão “material” para

fechar o “loop” para uma referência (“Terra/Massa/ground”). Isto pode ser entendido considerando-se que capacitâncias

parasitas fecham o “loop” para a referência