INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL IFRS CMPUS PORTO ALEGRE

ELETRICIDADE APLICADA

INTERFERNCIA ELETROMAGNTICA(IEM)

Turma: Red2N

Carlos Alberto da Silva Simo

Julio Cesar Cardoso

Roberto lvares Brito

INTERFERNCIA ELETROMAGNTICA(IEM)

Quando se pensa em proteo para redes de computadores, a preocupao normalmente recai sobre riscos de curtos-circuitos, surtos de corrente e descargas atmosfricas e a interferncia eletromagntica, normalmente esquecida. Entretanto, ela pode causar muitos problemas no funcionamento dos equipamentos e, at mesmo, inutiliz-los.

Para se ter uma idia, a interferncia eletromagntica est se tornando uma das maiores causas de perturbaes nas transmisses de dados em redes de computadores.

Ambiente Eletromagntico

O ambiente eletromagntico pode ser definido por vrios elementos, tais como a rede de energia eltrica, o tipo de edificao, outros equipamentos eletro-eletrnicos instalados e at o ambiente externo.

O ambiente eletromagntico de uma rede de computadores pode ser alterado medida que ocorrerem reformulaes no layout dos equipamentos, na edificao e, principalmente, na instalao eltrica. A ausncia de uma poltica de preveno especfica, do ponto de vista da compatibilidade eletromagntica, com o sistema de energia eltrica pode ser a origem de diversos problemas de interferncia nos equipamentos da rede.

Interferncia Eletromagntica

A EMI (Electromagnetic Interference) ou Interferncia eletromagntica caracterizada por uma degradao no desempenho de um equipamento devido a uma perturbao eletromagntica que capaz de se propagar tanto no vcuo quanto por meios fsicos. Com isso, possvel verificar suas consequncias a quilmetros de distncia, como o caso das descargas atmosfricas.

Na verdade, todo circuito eletrnico produz algum tipo de campo magntico ao seu redor e, assim, se torna gerador de EMI. Como consequncia, temos a transferncia energia eletromagntica (ou acoplamento) entre um equipamento "fonte" com o equipamento "vtima", que pode ocorrer por radiao ou conduo, ou ambos. Em todos os casos temos o envolvimento de uma fonte de energia eletromagntica, um dispositivo que responde a esta energia (vtima) e um caminho de transmisso que permite a energia fluir da fonte at a vitima.

A coexistncia de equipamentos de tecnologias diferentes, que emitem energia eletromagntica, em instalaes eltricas projetadas inadequadamente, cria o problema de tornar eletromagneticamente compatveis esses equipamentos com o ambiente onde esto instalados. Por exemplo, a EMI muito frequente em reas industriais, em funo de maior uso de mquinas e motores e em redes de computadores prximas a essas reas.

A EMI pode ser responsvel por diversos problemas em equipamentos eletrnicos, dentre eles podemos ter falhas na comunicao entre dispositivos de uma rede de computadores, caracteres estranhos no monitor de vdeo, alarmes acionados sem motivo aparente, falhas espordicas e que no seguem uma lgica, queima de circuitos eletrnicos e rudos eltricos na alimentao.

Compatibilidade Eletromagntica

A Compatibilidade Eletromagntica - EMC (Electromagnetic Compatibility) pode ser definida como a capacidade de um dispositivo ou sistema para funcionar satisfatoriamente no seu ambiente eletromagntico sem introduzir, ele prprio, perturbaes eletromagnticas intolerveis naquele ambiente. , essencialmente, a ausncia de EMI. A EMC quer dizer que um equipamento compatvel com seu ambiente eletromagntico. Esses dois termos EMI/EMC esto intimamente ligados e um equipamento dito compatvel eletromagneticamente quando:

No causa interferncia em outros equipamentos;

imune s emisses de outros equipamentos;

No causa interferncia em si prprio.

Estrutura bsica da EMI/EMC

Fontes naturais e no naturais

As fontes de EMI podem ser divididas em naturais e no naturais (produzidas pelo homem). As fontes naturais podem ser desde rudos atmosfricos, decorrentes de descargas eltricas, at rudos csmicos provocados por exploses do Sol. Por exemplo, no caso de quedas de raios sobre a rede de distribuio de energia eltrica, o distrbio propagado pelos fios at a instalao interna, provocando diversos danos.

As fontes de EMI no naturais so geradas tanto dentro do ambiente predial como fora dele, em acionamentos de cargas indutivas como motores eltricos, cargas resistivas como lmpadas incandescentes, aquecedores, equipamentos mdicos, aparelhos de micro-ondas, equipamentos de comunicao mvel, etc. Um exemplo a interferncia causada por motores eltricos, resultante de arcos gerados nas escovas do motor. Como o comutador faz e desfaz o contato atravs das escovas, a corrente nos enrolamentos do motor interrompida, causando uma grande variao de tenso atravs dos contatos.

A qualidade da energia eltrica

Independente da fonte de EMI, a qualidade da energia eltrica fica comprometida. A princpio, a energia eltrica entregue aos consumidores deve ser confivel e satisfazer s necessidades de cada um. Nesse contexto, o ambiente de uma rede

de computadores deveria ter sua alimentao eltrica sem rudos, sem variaes de tenso e sem quedas de energia. Porm alguns fatores como quedas de raios sobre ou prximo rede de energia, o uso de cargas no lineares e retificadores dificultam essa tarefa, que de responsabilidade da concessionria de energia.

Interrupes no fornecimento de energia ou rudos gerados na rede eltrica podem ocasionar falhas graves ou degradao no desempenho dos dispositivos de uma rede de computadores. Portanto, os fabricantes devem projetar esses equipamentos de modo a superar essas deficincias, seja com filtros, seja com fontes chaveadas e, em contrapartida, as concessionrias devem fornecer uma energia com qualidade. Esta qualidade depende no s da concessionria, mas tambm dos equipamentos eltricos utilizados nas unidades consumidoras.

cada vez mais comum a utilizao de equipamentos eletroeletrnicos por consumidores industriais, comerciais e residenciais, mais sensveis a problemas de qualidade de energia na rede, mas tambm mais poluidores, provocando distrbios que podem afetar outras unidades consumidoras.

Entendendo a EMI

Para entender como ocorre a EMI, as suas consequncias e as possveis medidas para minimizar ou extinguir seu efeito, necessrio compreender o modo de acoplamento (definido como o caminho pelo qual parte ou toda energia eletromagntica de uma fonte especificada transferida a outro circuito ou dispositivo), a ligao condutiva, qual a fonte causadora, os receptores dessas energias (equipamento vtima), os nveis de energia e a frequncia envolvida.

A figura seguinte mostra possveis fontes de EMI (conduzida e irradiada), que podem estar presentes em um ambiente onde est instalado um equipamento vtima.

Um tipo de EMI bastante comum a conduzida, que provoca degradao no desempenho de alguns equipamentos utilizados em redes de computadores. Essa interferncia possui caractersticas bem definidas como rudos em forma de transientes de alta frequncia, provocados por acionamentos e desligamentos de motores, ou pode ser uma simples variao / flutuao da tenso de rede.

Tanto a emisso como a imunidade aos rudos so fatores importantes no projeto de um equipamento para uma rede de computadores. No caso de emisses, o projetista deve respeitar os limites impostos pelas normas, provendo o equipamento com filtros de linha na entrada da fonte de alimentao, isolando, blindando e aterrando circuitos digitais que operem com altas frequncias ou circuitos analgicos com impedncias elevadas, alm de outras tcnicas de montagem da rede interna que minimizam as emisses e garantam um nvel de emisso dentro dos limites das normas.

Fontes e Receptores de EMI

O ambiente de uma rede de computadores que tenha uma diversidade de equipamentos instalados est sujeito a EMI gerada em seu prprio ambiente pelos prprios equipamentos ou originadas em salas e prdios vizinhos ou at mesmo em cabines primrias e subestaes de energia prximas. Os efeitos podem ser desprezveis como um simples rudo (chuvisco) apresentado em um monitor de vdeo ou podem trazer danos irreparveis como a perda de informaes, queima de unidades de disco, etc.

Um ambiente eletromagntico no est apenas restrito a campos eletromagnticos, mas tambm a sinais ruidosos na linha de transmisso ou de distribuio de energia eltrica. Por exemplo, um equipamento eletrnico pode no estar sujeito a campos eletromagnticos gerados por outro equipamento prximo, mas pode sofrer uma interferncia devido aos rudos produzidos por esse equipamento e propagados atravs da rede de alimentao eltrica. Portanto, fontes e receptores de EMI sempre existiro.

Fontes de EMI

As causas bsicas de EMI podem ser agrupadas em diversas categorias, desde efeitos de sobrecarga fundamental, rudo externo, emisses esprias de um transmissor, variaes de tenso, transientes eltricos e at descarga eletrosttica:

Sobrecarga Fundamental - Os equipamentos devem ser capazes de selecionar o sinal desejado, enquanto rejeitam todos os outros. Um sinal fundamental suficientemente forte pode entrar em um equipamento de diversas formas, sendo a mais comum a conduo atravs dos fios conectados a este. Condutores possveis incluem antenas e linhas de alimentao, cabos de interconexo, de transmisso, de potencia e cabos de aterramento. As antenas de TV e linhas de alimentao, telefones ou cabeamento de alto falantes e cabos de AC so os pontos mais comuns de entrada;

Rudo externo - A maioria dos casos de interferncia envolvem algum tipo de fonte externa de rudo, sendo o mais comum o rudo eltrico. Os rudos externos tambm

podem ser originados em transmissores ou fontes no licenciadas de RF, computadores, rdios, fornos de micro-ondas e outros mais;

Emisses Esprias - Todos os transmissores geram sinais de RF fora de suas frequncias alocadas. Estes sinais fora de faixa so chamados de emisses esprias. As emisses esprias podem ser sinais discretos ou rudos de banda larga (harmnicos). Harmnicos so sinais em mltiplos exatos da frequncia de operao (ou fundamental). Outros sinais esprios so geralmente causados pelo processo de mistura de frequncias usado na maioria dos receptores de rdio. Os transmissores tambm podem produzir rudo de banda larga e/ou oscilaes parasitas.

Transientes eltricos - So fenmenos que ocorrem no sistema eltrico, geralmente de forma indesejvel e inesperada. So muitas vezes difceis de detectar devido ao curto tempo de durao. Medidores convencionais no so capazes de detect-los ou medi-los devido resposta em frequncia e taxa de amostragens limitadas. Os transientes podem ser de vrios tipos, tais como: impulsivos, oscilatrios, de curta ou longa durao e com amplitudes que atingem alguns kV. Os transientes ocorrem no sistema eltrico quando h alteraes de carga, quando ocorre uma queda de raio sobre uma linha de transmisso ou subestao de transformao, ou mesmo quando h um chaveamento/desligamento de cargas ou banco de capacitores.

Variaes de tenso - Ocorrem normalmente devido ao acionamento ou parada de cargas de potncia elevada na rede de alimentao, por exemplo, motores de elevadores. Essas perturbaes so mais lentas e duram mais tempo e por esse motivo so mais perceptveis e talvez menos perigosas do que os transientes, porque ao contrrio destes, possvel perceber a perturbao no funcionamento e intervir na operao do equipamento antes que a rede possa sofrer algum dano. Uma das perturbaes mais comuns so os "sags" ou "dips" tipicamente causados por acionamentos de motores eltricos e fornos. Os motores de induo podem consumir uma corrente de partida de at 800% da corrente nominal e durar at 8 segundos, dependendo do tipo de motor e da inrcia da carga.

Descarga Eletrosttica - Alm dos distrbios eltricos gerados na rede de energia e das fontes de RF existem as ocorrncias de descargas eletrostticas (Electrostatic Discharge - ESD). A ESD um fenmeno resultante da separao de cargas estticas. Por exemplo, o atrito de dois tipos de materiais isolantes (o ar e a pele humana) pode transferir carga eltrica de um para o outro. Ao separ-los ocorre acmulo de carga positiva em um e negativa no outro, gerando campos eltricos intensos e consequentemente uma diferena de potencial entre eles que pode atingir cerca de 25kV.

A qualidade da energia eltrica

Interrupes no fornecimento de energia ou rudos gerados na rede eltrica podem

ocasionar falhas graves ou degradao no desempenho dos dispositivos de uma

rede de computadores.

Norma ANSI/EIA/TIA-569-A

A norma ANSI/EIA/TIA-569-A, que tem como objetivo padronizar projetos e prticas de instalao de dutos e espaos para edifcios comerciais, bem como os equipamentos que sero instalados, permite o compartilhamento entre a rede lgica e a rede eltrica. Segundo essa norma, se a eletricidade um dos servios que compartilham o mesmo duto ou canaleta com a rede de dados, os mesmos devero ser particionados, observando-se as seguintes situaes:

A tenso de alimentao deve ser inferior a 480V;

As canaletas devem oferecer uma diviso fsica para a rede lgica e eltrica;

A corrente nominal do cabeamento eltrico no deve ser superior a 20A.

De acordo com a norma, para que sejam evitados os efeitos da interferncia eletromagntica devem ser mantidas distncias mnimas entre os trechos por onde haver a passagem dos cabos da rede lgica e de energia, conforme a tabela seguinte:

Fonte de interferncia eletromagntica Distncia mnima recomendada

Motores ou transformadores eltricos 1,20m

Conduntes e cabos eltricos 0,30m

Lmpadas fluorescentes 0,12m

Exemplo de cabos de energia e lgicos em uma mesma canaleta

Referncias:

Jos Mauricio dos Santos Pinheiro

graduado em Projeto e Gesto de Redes de Computadores e Ps-Graduado em Gerncia e

Segurana de Redes, pelo Centro Universitrio de Volta Redonda - UniFOA, possuindo outros cursos

de especializao na rea de Redes de Computadores e Sistemas de Telecomunicaes, tendo

participado de vrios projetos de implantao e operao de redes e sistemas de

comunicao. Atualmente palestrante e professor do Centro Universitrio de Volta Redonda

UniFOA e da Escola Tcnica Pandi Calgeras ETPC, em Volta Redonda-RJ. autor dos livros "Guia

Completo de Cabeamento de Redes" e "Cabeamento ptico", ambos pela Editora Campus do Rio de

Janeiro.