O Princípio do "Aterramento em Um Único Ponto" para o Projeto de Segurança de Sistemas

1.Conceito Básico de “Aterramento em Ponto Único”

O aterramento em ponto único refere-se a uma configuração na qual o host principal do sistema está conectado à terra em um único ponto, enquanto todos os dispositivos remotos, incluindo câmeras e outros equipamentos, devem permanecer eletricamente isolados da terra. Especificamente, “aterramento em ponto único” significa que, para qualquer “sistema” onde os componentes estão diretamente conectados eletricamente, o ponto central de agregação (ou seja, o host principal do sistema ou o host do subsistema) deve ser aterrado em apenas um ponto.

Por exemplo, em um sistema de transmissão por fibra óptica: os transmissores ópticos multicanais front-end atuam como hosts de subsistemas. Suas caixas são aterradas em um único ponto à terra, enquanto todas as câmeras conectadas a esses transmissores ópticos via cabos devem permanecer isoladas da terra. Isso constitui “aterramento em ponto único” para um sistema com conectividade elétrica direta. O aterramento do host principal do sistema back-end não pode substituir isso, porque a fibra óptica fornece isolamento elétrico entre as duas extremidades.

2. Requisitos de Engenharia para “Aterramento em Ponto Único”

O host principal deve ser aterrado em um único ponto, e todo o equipamento remoto no sistema deve permanecer flutuando em relação à terra. As cargas eletrostáticas geradas no sistema são descarregadas através do ponto de aterramento do host, mantendo a equipotencialidade estática com a terra para garantir a segurança operacional.

Após a implementação do aterramento em ponto único, o “potencial de aterramento” do sistema refere-se ao potencial do sistema em relação ao potencial zero da terra—especificamente, o potencial no ponto de aterramento do sistema.

Em fóruns da indústria de segurança, alguns defensores de supostas “proteções contra raios profissionais” descreveram forças eletromotrizes (FEM) induzidas por raios em cabos usando termos como “sobretensão” ou “alto potencial”, alegando que “aterrar protetores contra surtos nas duas extremidades do cabo pode clarear ambas as extremidades para o mesmo potencial.”

No entanto, a análise de alta frequência mostra que, para FEM alternada induzida em cabos, mesmo que a resistência de aterramento do protetor contra surtos seja zero e os potenciais de aterramento nas duas extremidades sejam iguais, as tensões de clamping dos protetores contra surtos nas duas extremidades serão sempre “iguais em magnitude, mas opostas em polaridade”. Não há condição de equipotencial real alguma. Além disso, o “caminho de descarga para a terra” inclui a impedância total AC/DC do cabo e condutores de aterramento, bem como a própria resistência de aterramento. A noção de “desviar efetivamente a corrente de raio” nessas configurações é meramente uma ilusão.

A FEM induzida por raios não está relacionada à terra; não há problema de descarga de corrente para a terra. O “aterramento em ponto único” é destinado apenas para dissipar as cargas eletrostáticas dentro do sistema, portanto, não requer baixa resistência de aterramento ou grade de aterramento dedicada. Difere fundamentalmente do aterramento tradicional de para-raios, aterramento de sistemas de energia ou aterramento de protetores contra surtos projetados para lidar com grandes correntes. Uma conexão simples usando fio comum para reforços de edifícios ou tubulação de água é suficiente.

3. Análise de Racionalidade do “Aterramento em Ponto Único”

O “aterramento em ponto único” elimina todos os loops de aterramento, bloqueando efetivamente as rotas de intrusão para “potencial de aterramento induzido por raios” e “potencial de aterramento da rede elétrica” em sistemas eletrônicos de baixa tensão. Esta é a técnica fundamental mais eficaz para proteção contra raios, supressão de surtos e prevenção de interferências.

Em contraste, o aterramento em múltiplos pontos introduz interferência de potencial de aterramento, surtos da rede elétrica e tensões de contra-golpe de raios. Inúmeros casos práticos em engenharia de segurança confirmaram que o aterramento em múltiplos pontos levou à destruição de equipamentos de segurança e dispositivos de proteção contra raios.

O “aterramento em ponto único” em sistemas de segurança não só é compatível com a proteção contra raios induzidos, mas, de fato, é um princípio fundamental e pré-requisito essencial para o design adequado de proteção contra raios nesses sistemas.

Os raios diretos não—e não devem—depender de nenhuma parte do sistema estar aterrada para a descarga. A proteção contra raios induzidos requer apenas circuitos de proteção para suprimir a tensão induzida nas portas do equipamento a um nível abaixo da “tensão máxima segura” do equipamento. Esses circuitos de proteção não precisam estar conectados à terra.

Com o “aterramento em ponto único”, o sistema inteiro flutua no mesmo potencial do ponto de aterramento. Criar artificialmente aterramento em múltiplos pontos enquanto tenta alcançar “ligação equipotencial” é teoricamente e praticamente inatingível para sistemas de informação de grande área.

Aderir ao princípio de design de segurança do “aterramento em ponto único” ajuda a evitar ser enganado pelo mito da “proteção contra raios baseada em aterramento” e evita investimentos desnecessários em sistemas de aterramento excessivamente complexos.