O principio de "Aterramento en Un Punto" para o deseño de seguridade dos sistemas

1. Concepto Básico de “Aterramento en Un Punto Único”

O aterramento en un punto único refírese a unha configuración na que o host principal do sistema está conectado á terra nun só punto, mentres que todos os dispositivos remotos, incluíndo cámaras e outro equipo, deben permanecer eléctricamente aislados da terra. Específicamente, “aterramento en un punto único” significa que para calquera “sistema” no que os compoñentes estean directamente conectados eléctricamente, o punto central de agregación (isto é, o host principal do sistema ou o host do subsistema) debe estar aterrado nun só punto.

Por exemplo, nun sistema de transmisión por fibra óptica: os transmisores ópticos multi-canal front-end actúan como hosts de subsistema. As súas caixas están aterradas nun só punto á terra, mentres que todas as cámaras conectadas por cables a estes transmisores ópticos deben permanecer aisladas da terra. Isto constitúe “aterramento en un punto único” para un sistema con conectividade eléctrica directa. O aterramento do host principal do sistema back-end non pode substituír isto, porque a fibra óptica proporciona aislamento eléctrico entre os dous extremos.

2. Requisitos de Enxeñaría para “Aterramento en Un Punto Único”

O host principal debe estar aterrado nun só punto, e todo o equipo remoto no sistema debe manterse flotando respecto á terra. As cargas electrostáticas xeradas dentro do sistema son descargadas polo punto de aterramento do host, mantendo a equipotencialidade estática coa terra para asegurar a seguridade operativa.

Despois de implementar o aterramento en un punto único, o “potencial de aterramento” do sistema refírese ao potencial do sistema respecto ao potencial cero da terra—especificamente, o potencial no punto de aterramento do sistema.

En foros da industria de seguridade, algúns chamados “profesionais de protección contra raios” han descrito as forzas electromotrices (EMF) inducidas por raios nos cables usando termos como “sobretensión” ou “alto potencial”, afirmando que “aterrar protectores contra sobretensiones en ambos os extremos do cable pode clavar ambos os extremos ao mesmo potencial”.

No entanto, a análise de alta frecuencia mostra que para as EMF inducidas alternadamente nos cables, incluso se a resistencia de aterramento do protector contra sobretensiones é cero e os potenciais de aterramento en ambos os extremos son iguais, as voltaxes de clavado dos protectores contra sobretensiones en ambos os extremos sempre serán “iguais en magnitude pero opostas en polaridade”. Non existe condición de equipotencial verdadeira. Ademais, a “ruta de descarga á terra” inclúe a impedancia AC/DC total do cable e dos conductores de aterramento, así como a propia resistencia de aterramento. A idea de “desviar eficazmente a corrente de raios” en tales configuracións é simplemente unha ilusión.

A EMF inducida por raios non está relacionada coa terra; non hai problema de descarga de corrente á terra. O “aterramento en un punto único” está destinado só a disipar as cargas electrostáticas dentro do sistema, polo que non require baixa resistencia de aterramento ou unha rede de aterramento dedicada. Difere fundamentalmente do aterramento tradicional de pararrayos, sistemas de enerxía ou protectores contra sobretensiones deseñados para manejar correntes grandes. Unha simple conexión usando fío común a armaduras de edificio ou tubos de auga é suficiente.

3. Análise de Racionalidade do “Aterramento en Un Punto Único”

O “aterramento en un punto único” elimina todos os bucles de aterramento, bloqueando eficazmente as rutas de intrusión do “potencial de aterramento inducido por raios” e do “potencial de aterramento da rede de enerxía” nos sistemas electrónicos de baixa tensión. Esta é a técnica fundamental máis eficaz para a protección contra raios, supresión de sobretensiones e prevención de interferencias.

En contraste, o aterramento en múltiples puntos introduce interferencia de potencial de aterramento, sobretensiones da rede de enerxía e voltaxes de retroceso de raios. Numerosos casos reais en enxeñaría de seguridade confirmaron que o aterramento en múltiples puntos levou á destrución tanto de equipos de seguridade como de dispositivos de protección contra raios.

O “aterramento en un punto único” nos sistemas de seguridade non só é compatible coa protección contra raios inducidos—de feito, é un principio fundamental e un prerequisito esencial para un deseño adecuado de protección contra raios en tales sistemas.

Os impactos directos de raios non dependen—e non deberían depender—de ningunha parte do sistema estar aterrada para a descarga. A protección contra raios inducidos só require circuitos protectores para suprimir a tensión inducida nas portas do equipo a un nivel inferior á “tensión máxima segura” do equipo. Tales circuitos protectores non necesitan estar conectados á terra.

Con “aterramento en un punto único”, todo o sistema flota ao mesmo potencial que o punto de aterramento. Crear artificialmente aterramentos en múltiples puntos mentres se tenta lograr “empate de equipotencial” é teórica e practicamente inalcanzable para sistemas de información de gran área.

Adherirse ao principio de deseño de seguridade de “aterramento en un punto único” axuda a evitar ser engañado pola lenda da “protección contra raios baseada en aterramento” e evita a inversión innecesaria en sistemas de aterramento excesivamente complexos.