Conhecimento||Flutuações nos dados DCS? Deve-se verificar o aterramento do DCS!

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I. Requisitos básicos para a aterramento do sistema DCS O aterramento do sistema DCS tem como objetivo garantir que, em caso de problemas com os sinais que entram no sistema DCS, com a fonte de alimentação ou com os próprios equipamentos do sistema DCS, um sistema de aterramento eficaz seja capaz de suportar as correntes de sobrecarga e de direcioná-las rapidamente para o solo. O sistema de aterramento pode fornecer uma camada de blindagem para o DCS, eliminando as interferências causadas por ruídos eletrônicos, e oferecer um ponto de referência de sinal comum para todo o sistema de controle (ou seja, um potencial zero de referência). Quando ocorrem problemas no sistema de aterramento (resistência de aterramento excessiva, aterramento em vários pontos, fios de aterramento rompidos ou contato dos fios de aterramento com equipamentos de alta tensão e grande corrente), isso pode causar ferimentos elétricos às pessoas e danos aos equipamentos. Sabe-se que alguns sistemas DCS costumam “parar de funcionar” (ou parar sem motivo aparente), e isso geralmente se deve a problemas no sistema de aterramento. Portanto, uma conexão à terra adequada, confiável e correta é fundamental para que o sistema DCS funcione de maneira segura, confiável e eficiente. II. Classificação da terra no DCS Em geral, o sistema de controle DCS necessita de dois tipos de terra: terra de proteção e terra de funcionamento (terra lógica, terra de blindagem, etc.). Para sistemas equipados com medidas de proteção contra explosões, como os utilizados na indústria química, também é necessário que sejam intrinsecamente seguros. 2.1 A proteção de aterramento (CG, Cabinet Grounding) é uma medida de segurança adotada para evitar o acúmulo de carga elétrica estática na estrutura do equipamento, evitando assim danos a pessoas. Todos os gabinetes dos operadores do sistema DCS, os gabinetes das estações de controle local, as impressoras, os gabinetes de terminais, etc., devem estar conectados ao terra de proteção. A área de proteção deve ser conectada à rede de aterramento elétrico da fábrica, sendo que a resistência de aterramento deve ser inferior a 4Ω. 2.2 Logicamente, também é chamado de terra lógica da máquina ou terra de alimentação do host; trata-se do ponto comum dos níveis lógicos negativos dentro do computador, além de ser o ponto de saída da alimentação de +5V, entre outros. Como os terminais negativos de 5 volts e 12 volts positivos e negativos da CPU. É necessário conectar-se a um eletrodo de aterramento público. 2.3 Terra de blindagem (AG, Analog Grounding), também chamada de terra analógica, permite eliminar as interferências que afetam a transmissão dos sinais no campo, aumentando assim a precisão dos sinais. A camada de blindagem dos cabos de sinal no sistema DCS deve ser conectada à terra. A camada de blindagem do cabo deve ser aterrada em uma das extremidades, para evitar a formação de circuitos fechados que causem interferências. A armadura metálica dos cabos blindados não deve ser utilizada como terra de proteção de blindagem; é necessário que haja uma malha de fios de cobre ou uma camada de blindagem revestida de alumínio para fins de terra. Conexão ao eletrodo de aterramento público. 2.4 O sistema de aterramento deve ser instalado de forma independente, sendo que a resistência de aterramento deve ser ≤ 4Ω. O sistema de aterramento de Benandi deve permanecer independente, devendo estar a uma distância de pelo menos 5 m da rede de aterramento elétrico da fábrica ou de outras redes de aterramento de instrumentos. III. Método de aterramento do sistema DCS 1: Utilizar a rede de aterramento elétrico como rede de aterramento para o DCS, ou seja, compartilhar o mesmo ponto de aterramento com a rede elétrica ； 2. Estabelecer uma rede de aterramento independente e dedicada ao sistema DCS ； 3. Estabeleça uma rede de aterramento dedicada ao DCS, que seja conectada por fios de aterramento à rede de aterramento elétrico. Como o terceiro método de aterramento tem muitas semelhanças com o segundo método, no passado, os sistemas de computadores ou DCS costumavam utilizar redes de aterramento dedicadas. Mas as desvantagens dessa maneira de aterramento são: ocupa uma área muito grande, exige alto investimento, há consumo elevado de cabos e materiais metálicos para a rede de aterramento. Além disso, é necessário manter uma distância considerável em relação às instalações industriais (pois não é fácil encontrar um local adequado dentro delas). A gestão, manutenção, medição e localização dos eletrodos e fios de aterramento também se tornam difíceis, e o resultado obtido não é muito bom. De acordo com as experiências práticas, a instalação de uma rede de aterramento dedicada para o DCS é algo difícil e, ao mesmo tempo, inseguro. IV. Requisitos para o eletrodo de aterramento público (rede) 1. Quando a resistência de distribuição do sistema de aterramento elétrico da fábrica em relação ao solo for ≤ 4Ω, o sistema de aterramento elétrico da fábrica pode ser utilizado como eletrodo de aterramento público (rede) para o sistema DCS. 2 Quando a resistência de aterramento da rede de aterramento elétrico da fábrica é alta ou desorganizada, deve-se criar um sistema de aterramento independente, ou seja, um eletrodo de aterramento comum para o sistema DCS. 3. Não há eletrodo de aterramento público conectado de forma intrinsecamente segura; a resistência de distribuição em relação ao terra é menor que 4Ω ； Há valores de tensão de segurança menores que 1Ω. A impedância de linha do barramento de aterramento principal é menor que 0,1Ω. Dentro de 15 metros ao redor do eletrodo de aterramento, não existem pontos de conexão para equipamentos com proteção contra raios. Dentro de 8 metros, não existem pontos de conexão para as carcaças de equipamentos de alta ou baixa tensão com potência superior a 30 KW. Quando as condições no local não permitem que isso seja feito, o sistema de proteção contra raios é conectado à rede principal de aterramento comum por meio de descarregadores/reatores de ondas de choque. A soldagem a arco não deve ser conectada ao eletrodo de aterramento público nem à sua rede de aterramento; deve haver uma distância de pelo menos 10 metros entre eles. V. Princípios de aterramento do sistema DCS
1. Dispositivos de aterramento no sistema DCS
1.1 Painéis de operação, estações de impressão e gabinetes de servidores: possuem parafusos de aterramento de proteção. 1.2 Gabinetes de relés, gabinetes UPS e gabinetes de distribuição de energia: possuem parafusos de proteção no chão. 1.3 Gabinete de E/S do DCS: possui barramentos de aterramento blindados e parafusos de aterramento de proteção; o sistema fica suspenso em relação ao terra (+24V). 1.4 Armários de instrumentos, painéis de operação manual: possuem barras de conexão para aterramento blindado e parafusos de aterramento de proteção. 1.5 Gabinete de proteção de segurança: possui barramento de aterramento de blindagem, barramento de aterramento intrinsecamente seguro e parafusos de aterramento de proteção. 2. Blindagem dos sinais e seu aterramento De acordo com as especificações técnicas aplicáveis, a camada de blindagem dos cabos de sinal dos computadores ou sistemas DCS não deve ficar isolada; ela precisa ser aterrada. O método de aterramento deve seguir as regras a seguir: 2.1 Quando a fonte de sinal está isolada, a camada de blindagem deve ser aterrada no lado do computador ； 2.2 Quando a fonte de sinal está aterrada, a camada de blindagem deve ser aterrada no lado da fonte de sinal ； 2.3 Quando o amplificador está em estado flutuante, uma das extremidades da camada de blindagem deve estar conectada à carcaça de blindagem, enquanto a outra extremidade deve ser conectada ao terra comum (quando a fonte de sinal está aterrada, ela deve ser conectada ao terra do sinal). Conecte ao aterramento do local quando a fonte de sinal estiver flutuante) ； 2.4 Quando o cabo de blindagem passa por uma caixa de conexões, onde é interrompido ou conectado a outros cabos, é necessário conectar as camadas de blindagem dos dois extremos do cabo dentro da caixa de conexões. VI. Métodos para reduzir a resistividade do solo no sistema DCS por meio da terração: 1. Alterar a estrutura do solo ao redor do corpo de terração. Na área de 2 a 3 metros ao redor do corpo de aterramento, são adicionadas substâncias que não se dissolvem em água, mas que têm boa capacidade de absorver água, como carvão vegetal, escória de carvão ou escória mineral. Esse método permite reduzir a resistividade do solo para 1/5 a 1/10 do valor original. 2. Use sal e carvão para reduzir a resistividade do solo. Compacte o solo em camadas, utilizando sal e carvão. Carvão e areia fina são misturados para formar uma camada com espessura de aproximadamente 10 a 15 cm. Em seguida, é adicionado 2 a 3 cm de sal marinho. No total, são formadas de 5 a 8 camadas. Após a instalação, insira o eletrodo de aterramento. Este método permite reduzir a resistividade para 1/3 a 1/5 do valor original. Mas o sal de cozinha acaba se perdendo com a água que flui, e, em geral, é necessário repô-lo a cada dois anos. 3. Use agentes químicos de redução de resistência de longa duração. O uso de agentes químicos de redução de resistência de longa duração permite que a resistividade do solo seja reduzida para 40% do valor original. VII. Materiais e requisitos para a ligação à terra do sistema DCS 1. Requisitos dos materiais para o corpo de ligação à terra e para as linhas principais da rede de ligação à terra: As especificações do aço a ser utilizado para o corpo de ligação à terra e para as linhas principais da rede podem ser escolhidas de acordo com a tabela abaixo. Caso a resistência à terra não atenda aos requisitos, também é possível utilizar cobre. Se o eletrodo de aterramento e as linhas principais da rede de aterramento forem instalados em locais com alta corrosividade, devem ser adotadas medidas de proteção contra a corrosão, como galvanização a quente ou revestimento com estanho, ou então deve-se aumentar adequadamente a seção transversal desses componentes. 2. As conexões de aterramento exigem que os fios ou cabos isolados com núcleo de cobre sejam utilizados para conectar o terra de proteção e o terra de blindagem do sistema DCS ao rede de aterramento dedicada à instalação elétrica da fábrica. Quando a distância entre os fios de aterramento é grande, quando o sistema DCS exige uma resistência de aterramento mais baixa, ou quando há um grande número de ramificações nos cabos de aterramento, é recomendável usar cabos com seção transversal maior, conforme indicado na tabela. VIII. Considerações importantes para a conexão à terra no local 1. Devido à existência de borracha entre o corpo do gabinete e sua base, que cria isolamento, assim como entre a barra de conexão da terra de blindagem e a base, a estação de controle no local deve ser devidamente conectada à terra, conforme as especificações. Ou seja, conectados separadamente à barra de aterramento da estação de controle no local. A terra de alimentação do gabinete I/O e a terra de alimentação do UPS devem ser conectadas à mesma terra, para garantir potencial elétrico igual. 2. As estações de operador de cada dispositivo de hardware, as estações de engenheiro, os switches de rede, os servidores e os monitores do sistema devem ter suas estruturas aterradas, ou então o fio de terra da fonte de alimentação deve ser conectado diretamente à rede de aterramento elétrico. 3. Os 40 terminais dos módulos analógicos dos componentes de E/S, que correspondem ao terminal negativo de 24 volts DC, são conectados ao barramento lógico. Esse barramento lógico, por sua vez, está conectado ao terra blindado, que por sua vez está conectado ao barramento de terra geral. 4. Terra de blindagem – A terra de proteção da estação de controle local deve ser conectada aos parafusos de aterramento localizados abaixo do gabinete, até o barramento de aterramento principal. Já a terra de blindagem da estação de controle local deve ser conectada ao painel de conexão comum, por meio do barramento de aterramento. 5. Teste de resistência de aterramento – A resistência do sistema de aterramento deve ser testada, a fim de garantir que ele atenda aos requisitos do fabricante do sistema de controle. IX. Requisitos das normas de instalação para aterramento: As partes metálicas que não estão sob tensão, como as carcaças dos instrumentos elétricos, painéis de controle, gabinetes, caixas, canaletas para cabos, tubos de proteção, suportes e bases, devem ser aterradas, caso haja risco de surgimento de tensões perigosas devido à ruptura do isolamento. Para instrumentos locais e interruptores cuja tensão de alimentação não excede 36 V, quando os documentos de projeto não estipularem requisitos especiais, não é necessário realizar a conexão de terra de proteção. 2. As carcaças metálicas de dispositivos elétricos de baixa tensão, como botões, luzes de sinalização e relés, instalados em discos ou placas metálicas em áreas sem risco de explosão, podem não precisar de proteção contra terra, desde que estejam em bom contato com discos ou placas metálicas já conectadas à terra. O sistema de aterramento de proteção dos instrumentos deve ser conectado à rede de aterramento de proteção dos equipamentos elétricos de baixa tensão. A conexão deve ser firme e confiável; não se deve utilizar conexões em série para o aterramento. O valor da resistência de aterramento para proteção contra choques elétricos deve estar de acordo com as especificações contidas nos documentos de projeto. 5 Os canais para cabos e tubos de proteção de cabos instalados em edifícios podem ter sua terração repetida. Os instrumentos e sistemas de controle devem ter um aterramento de funcionamento. Esse aterramento inclui o aterramento dos circuitos de sinal e o aterramento de blindagem, além do aterramento dos circuitos intrinsecamente seguros, quando houver requisitos especiais. A maneira como o sistema de aterramento é conectado e o valor da resistência de aterramento devem estar de acordo com as especificações contidas nos documentos de projeto. Os circuitos de sinal dos instrumentos e sistemas de controle devem compartilhar o mesmo dispositivo de aterramento, tanto para o aterramento quanto para a blindagem. Cada circuito de instrumentos deve ter apenas um ponto de aterramento para os sinais, a menos que se utilize um isolador para separar o circuito de sinais em corrente contínua entre os dois pontos de aterramento. O ponto de aterramento do circuito de 9 sinais deve estar no lado do instrumento de display. Quando se utilizam termopares com aterramento e instrumentos cujos elementos de detecção já estão aterrados, não é necessário realizar o aterramento também no lado do instrumento de display. A camada de blindagem dos cabos de instrumentação deve ser conectada à terra no lado do painel de instrumentos da sala de controle. A camada de blindagem de um mesmo circuito deve ter uma continuidade elétrica confiável; não deve ficar isolada ou ter conexões de terra duplicadas. Além disso, não é permitido fazer conexões de terra nos próprios instrumentos de display. A camada de blindagem dos cabos nas caixas de instrumentos no local não deve ficar exposta fora da camada de proteção. 11 Quando há necessidade de proteção contra interferências, os fios de reserva nos cabos multicabo devem ser aterrados em um único ponto. Já nos cabos blindados, os fios de reserva e a camada de blindagem do cabo devem ser aterrados no mesmo lado. Os diferentes tipos de conexões de aterramento nos painéis de controle, armários e caixas devem ser conectados, respectivamente, às barras de aterramento ou aos terminais de aterramento. A partir dessas barras ou terminais, os fios de aterramento são conectados à rede principal de aterramento, que por sua vez está ligada ao eletrodo de aterramento. As diversas ramificações de aterramento, barramentos ou placas de terminais de aterramento devem ser isoladas umas das outras nos pontos onde não estão conectadas. A conexão do sistema de aterramento deve ser feita com fios ou cabos isolados com núcleo de cobre, fixados por parafusos zincados. As barras de aterramento localizadas nos painéis, gabinetes e caixas devem ser feitas de cobre, sendo fixadas por suportes isolantes. Deve-se utilizar solda entre o condutor principal de aterramento e o corpo de aterramento. 14. Os circuitos intrinsecamente seguros, salvo quando houver especificações especiais nos documentos de projeto, não devem ser aterrados. Quando se utiliza uma barreira de segurança com diodo, seu terra deve ser conectado ao terminal comum da fonte de alimentação DC. 15 A ligação à terra antiestática deve estar de acordo com as especificações dos documentos de projeto, podendo ser realizada simultaneamente com os trabalhos de proteção antiestática em equipamentos, tubulações e instalações elétricas. 16. As conexões de aterramento devem ser feitas com fios ou cabos de cobre trançado e isolado, utilizando parafusos galvanizados ou de cobre. As barras de aterramento também devem ser feitas de cobre e fixadas por suportes isolantes. A área de seção do fio de aterramento deve estar de acordo com as especificações contidas nos documentos de projeto e nas diretrizes da fabricante. Quando não houver especificações nos documentos de projeto ou nas diretrizes da fabricante, o fio de aterramento deve ter uma área de seção maior que 2 mm²; os cabos de aterramento secundários devem ter área de seção maior que 6 mm²; os cabos principais de aterramento devem ter área de seção maior que 20 mm²; e o cabo principal de aterramento deve ter área de seção maior que 30 mm². Deve-se utilizar solda entre o condutor principal de aterramento e o corpo de aterramento. Os cabos de aterramento enterrados podem ser soldados com aço chato ou redondo zincado a quente, desde que tenham a mesma área de seção efetiva. As conexões podem ser feitas por sobreposição: no caso de barras planas, o comprimento da sobreposição deve ser 2 vezes a sua largura; no caso de barras redondas, deve ser 6 vezes o seu diâmetro. O contato entre as peças deve ser bom, e a conexão deve ser firme. As áreas soldadas devem ser protegidas contra corrosão. O valor da resistência de aterramento deve estar de acordo com as especificações contidas nos documentos de projeto e nas diretrizes do fabricante. Caso não haja especificações nesses documentos ou pelo fabricante, o valor deve atender aos seguintes critérios: a) O valor da resistência de aterramento para proteção do sistema de instrumentação é, em geral, de 4Ω; não deve exceder 10Ω. Quando existem dispositivos de alarme automático para detecção de falhas no aterramento ou dispositivos que interrompem automaticamente o aterramento, com alta sensibilidade, o valor da resistência de aterramento pode ser maior que 10Ω, mas deve ficar abaixo de 100Ω. Quando há um sistema de proteção contra raios, a resistência de aterramento não deve ser maior que 1Ω ； b. A terra de blindagem e a terra de funcionamento devem estar dentro de 10Ω ； c. A resistência de aterramento dos circuitos de segurança intrínseca e a resistência de aterramento dos outros instrumentos devem atender aos requisitos estabelecidos nos documentos técnicos do produto ； d. A resistência de aterramento dos sistemas DCS, PLC e PCS deve ser menor que 4Ω ； e. A distância entre as placas de aterramento deve ser maior que 5 m. 20 Durante a instalação do sistema de aterramento, é necessário fazer registros dos trabalhos realizados em locais de difícil acesso, de forma oportuna