As três categorias principais de instrumentos a seguir exigem que o aterramento de sinal (aterramento funcional) seja executado no-local, de acordo com o princípio de "aterramento de ponto único-de loops de sinal", para evitar a formação de loops de terra que possam introduzir interferência.
Instrumentos que necessitam de aterramento de sinal no local de instalação
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Tipo |
Razões pelas quais os sinais de campo devem ser aterrados |
Base principal |
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Termopar-tipo terra |
Sua extremidade de medição (hot end) é conectada diretamente ao equipamento de processo (que normalmente é aterrado) por meio de uma capa protetora de metal, e a própria fonte de sinal serve como ponto de aterramento. Se uma conexão de aterramento adicional for feita no lado da sala de controle, um circuito de aterramento de dois-pontos será formado. |
HG/T 20513-2014, Cláusula 5.1.3 (Notas Explicativas): "Instrumentos como termopares aterrados, medidores de pH e medidores de vazão eletromagnéticos devem ser aterrados apenas no local." |
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Medidor de pH (medidor de acidez) |
O eletrodo de referência é conectado ao terra através da solução eletrolítica que está sendo testada, e a própria fonte de sinal (eletrodo) já está aterrada. |
HG/T 20513-2014, Cláusula 5.1.3 (Notas Explicativas): "Instrumentos como termopares aterrados, medidores de pH e medidores de vazão eletromagnéticos devem ser aterrados apenas no local." |
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Medidor de vazão eletromagnético |
O princípio de medição exige que o sensor, o meio condutor que está sendo medido e a tubulação do processo permaneçam no mesmo potencial, estabelecendo assim um ponto zero de referência estável e limpo para a força eletromotriz induzida fraca (na faixa de milivolts). Esta ligação equipotencial deve ser realizada no local de instalação do sensor (em campo). |
HG/T 20513-2014, Cláusula 5.1.3 (Notas Explicativas): "Instrumentos como termopares aterrados, medidores de pH e medidores de vazão eletromagnéticos devem ser aterrados apenas no local." |
Explicação
Princípio de aterramento de{0}ponto único. Para os três tipos de instrumentos mencionados acima, o ponto de aterramento do circuito de sinal é fixado no local do campo. Se tanto a fonte do sinal (instrumento de campo) quanto a extremidade receptora (sistema da sala de controle) estiverem aterradas, poderá existir uma diferença de potencial entre os dois locais, criando assim um "loop de aterramento" na camada de blindagem ou na linha de sinal. Esta corrente se sobreporá ao sinal de medição útil, causando interferência severa e resultando em valores de medição instáveis, flutuantes ou imprecisos. Para os sinais fracos dos medidores de vazão eletromagnéticos, variando de alguns microvolts a alguns milivolts, tal interferência é catastrófica. Nota Especial: A camada de blindagem dos cabos de sinal para estes tipos de instrumentos deve ser aterrada no lado da sala de controle (aterramento de trabalho); entretanto, como o próprio circuito de sinal (como o terminal negativo de um termopar ou a linha de sinal de um medidor de vazão) já está aterrado no local de campo, o lado da sala de controle deve permanecer isolado e o aterramento adicional é estritamente proibido.
O princípio de "apenas um ponto de aterramento por loop de sinal": 1) HG/T 20513-2014, Cláusula 5.1.2, Notas Explicativas: Cada loop de sinal de instrumento deve ter apenas um ponto de aterramento. 2) GB 50093-2013, Cláusula 10.2.8: Cada circuito de instrumentação deve ter apenas um ponto de aterramento de circuito de sinal. Notas explicativas: Esta cláusula tem como objetivo evitar sinais de interferência causados por diferenças de potencial. 3) SH/T 3551-2024, Cláusula 10.4.2: O aterramento de circuitos de sinal deve adotar um método de aterramento de ponto único.
Código GB 50093-2013 para Construção e Aceitação de Qualidade de Engenharia de Instrumentação de Automação, Cláusula 10.2.9: Ao usar termopares e instrumentos aterrados com elementos sensores já aterrados, nenhum aterramento adicional deve ser fornecido no lado do instrumento de exibição.
Os medidores de vazão eletromagnéticos devem ser aterrados para garantir que o tubo de medição, o fluido e os eletrodos estejam no mesmo potencial, fornecendo assim uma referência de sinal estável e reduzindo a interferência de modo-comum. Como os medidores de vazão eletromagnéticos são instrumentos do tipo velocidade-baseados em indução eletromagnética, seus eletrodos detectam a força eletromotriz induzida gerada quando o fluido corta as linhas do campo magnético. Se o potencial do fluido flutuar, o sinal de detecção será instável. Portanto, esse ponto equipotencial deve ser estabelecido à força no-local usando um circuito de aterramento, eletrodo de aterramento ou tubo de conexão. O aterramento adequado do medidor de vazão eletromagnético é um pré-requisito necessário para uma medição precisa.
Se o projeto do sistema exigir que o sinal seja aterrado no local de campo enquanto o instrumento receptor deve ser aterrado na sala de controle (por exemplo, devido a certos requisitos de arquitetura do sistema), simplesmente aterrar ambas as extremidades não será suficiente. Um “isolador elétrico” (como uma barreira de segurança isolante ou um isolador de sinal) deve ser usado.
