O que é isolamento galvânico e por que ele protege sua automação?

Em sistemas de automação industrial, sensores, transmissores, CLPs, inversores e outros equipamentos precisam trocar sinais continuamente. Porém, diferentes partes da instalação podem apresentar potenciais elétricos, ruídos e condições de operação distintas.

O isolamento galvânico permite transmitir informações entre circuitos sem estabelecer uma conexão elétrica direta entre eles. Dessa forma, o sinal pode ser transferido enquanto uma corrente indesejada entre os circuitos é bloqueada.

Essa tecnologia é utilizada em automação, instrumentação, energia e controle de processos para aumentar a confiabilidade dos sinais e proteger os equipamentos.

Como funciona o isolamento galvânico?

O princípio é separar eletricamente os dois lados do circuito e utilizar uma tecnologia capaz de transmitir a informação sem estabelecer continuidade elétrica entre eles.

Na prática, o sinal entra por um lado do dispositivo e é reproduzido na saída, mantendo uma barreira elétrica entre os circuitos.

Isso permite separar, por exemplo, um equipamento de campo do sistema de controle.

O resultado é uma instalação menos suscetível a problemas provocados por diferenças de potencial e caminhos elétricos indesejados.

Por que o isolamento galvânico é importante na indústria?

Ambientes industriais possuem motores, inversores de frequência, fontes chaveadas, equipamentos eletrônicos e longos percursos de cabos.

Esses elementos podem gerar interferências capazes de afetar os sinais de controle e instrumentação.

Quando a instalação não possui isolamento adequado, podem surgir:

• Leituras instáveis;
• Alarmes falsos;
• Falhas de comunicação;
• Oscilações de sinais;
• Instabilidade operacional;
• Paradas não programadas.

O isolamento galvânico ajuda a reduzir esses efeitos e cria uma separação entre diferentes partes da instalação.

Quais problemas o isolamento galvânico ajuda a evitar?

Loops de terra

Diferenças de potencial entre pontos de aterramento podem gerar correntes indesejadas nos cabos de sinal.

Essa condição pode provocar erros de medição e oscilações nos sinais.

O isolamento galvânico elimina o caminho elétrico direto entre os circuitos, ajudando a evitar esse tipo de problema.

Diferenças de potencial

Dois equipamentos conectados ao mesmo sistema podem apresentar potenciais elétricos diferentes.

Quando existe uma conexão direta entre eles, essa diferença pode interferir no sinal transmitido.

A barreira de isolamento impede que essa diferença de potencial seja transferida diretamente entre os circuitos.

Interferências elétricas

Inversores, motores e cargas de potência podem gerar interferências que afetam sinais de instrumentação.

O isolamento contribui para separar os circuitos e melhorar a imunidade do sistema a essas interferências.

Sobretensões transitórias

Manobras elétricas e outros eventos podem provocar sobretensões transitórias.

A separação entre os circuitos contribui para limitar a transferência desses efeitos para os equipamentos conectados.

Onde o isolamento galvânico é utilizado?

A tecnologia pode ser aplicada em diferentes partes de uma instalação industrial.

Entre as aplicações estão:

• Sensores e transmissores;
• CLPs;
• Instrumentação de processos;
• Sistemas de energia;
• Máquinas industriais;
• Sistemas de controle.

Em instrumentação, também é comum utilizar isolamento em sinais relacionados a pressão, temperatura, vazão e nível.

Quais sinais podem utilizar isolamento galvânico?

O isolamento pode ser aplicado a diferentes tipos de sinais utilizados em automação e instrumentação.

Sinais de corrente

• 4-20 mA;
• 0-20 mA.

Sinais de tensão

• 0-10 V;
• 1-5 V;
• 2-10 V.

Temperatura

• PT100;
• PT1000;
• RTD;
• Termopares.

Também existem soluções destinadas a sinais de frequência, pulso e entradas digitais.

Isolamento galvânico e condicionamento de sinais

O isolamento pode fazer parte de um condicionador de sinal, equipamento que também pode executar outras funções no tratamento das informações.

Dependendo do modelo, o dispositivo pode:

• Converter sinais;
• Amplificar sinais;
• Escalonar valores;
• Linearizar medições;
• Distribuir sinais;
• Isolar circuitos.

Por isso, isoladores e condicionadores são frequentemente utilizados em conjunto em sistemas de instrumentação industrial.

Isolamento galvânico na linha ACT20 da Weidmüller

A linha ACT20 da Weidmüller reúne soluções destinadas ao isolamento e condicionamento de sinais utilizados em aplicações industriais.

Dependendo do modelo, os equipamentos podem atuar em funções como:

• Isolamento galvânico;
• Conversão de sinais;
• Condicionamento;
• Tratamento de sinais de temperatura;
• Distribuição de sinais;
• Monitoramento de processos.

Essas soluções permitem separar diferentes partes do sistema e adaptar os sinais às necessidades da aplicação.

Quando utilizar isolamento galvânico?

Nem todos os circuitos exigem isolamento. Porém, algumas condições tornam essa solução especialmente relevante.

Entre elas:

• Longas distâncias de cabeamento;
• Ambientes com elevado ruído elétrico;
• Utilização de inversores de frequência;
• Integração entre sistemas diferentes;
• Instrumentação crítica;
• Processos contínuos;
• Ambientes industriais severos.

Nessas situações, o isolamento pode contribuir para reduzir problemas de sinal e aumentar a previsibilidade da operação.

Como o isolamento contribui para a disponibilidade da planta?

Falhas de sinal podem ser difíceis de diagnosticar e gerar paradas que não possuem uma causa evidente.

Ao reduzir caminhos elétricos indesejados e interferências entre diferentes partes do sistema, o isolamento galvânico contribui para uma operação mais estável.

Isso pode resultar em:

• Menos falhas intermitentes;
• Diagnósticos mais simples;
• Menos intervenções;
• Maior estabilidade dos sinais;
• Maior confiabilidade operacional.

Por esse motivo, o isolamento deve ser considerado durante o projeto quando as condições da aplicação justificarem sua utilização.

Perguntas frequentes sobre isolamento galvânico

O que é isolamento galvânico?

É a separação elétrica entre dois circuitos que permite transmitir informações sem estabelecer uma conexão elétrica direta entre eles.

Para que serve o isolamento galvânico?

Serve para separar circuitos, reduzir efeitos de diferenças de potencial e contribuir para a proteção e estabilidade dos sinais industriais.

O isolamento galvânico elimina ruídos?

Ele ajuda a reduzir os efeitos de interferências e caminhos elétricos indesejados, mas não substitui boas práticas de instalação, cabeamento e aterramento.

O que é um loop de terra?

É uma condição em que diferenças de potencial entre pontos de aterramento podem gerar correntes indesejadas pelos circuitos de sinal.

O isolamento galvânico é utilizado em sinais 4-20 mA?

Sim. Sinais de 4-20 mA estão entre as aplicações comuns de isoladores e condicionadores de sinais industriais.

A linha ACT20 possui isolamento galvânico?

A plataforma ACT20 possui diferentes soluções para isolamento e condicionamento de sinais. A função exata depende do modelo selecionado para a aplicação.

Precisa de ajuda para especificar isoladores e condicionadores de sinais?

A escolha da solução correta depende do tipo de sinal, da arquitetura do sistema, das distâncias envolvidas e das condições da aplicação.

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