EMC – Electromagnetic Compatibility

Environmental condition of functional electrical and electronic systems do not suffer from any outside electromagnetic interference that can prevent its correct operation nor cause interference which can affect the operation of other devices.

EMC environmental conditions are achieved from the scientific knowledge of electromagnetic phenomena, metrology and application of techniques and technologies specific to the design of devices, filtering, shielding, surge protection and grounding.

CEM techniques and technologies are applied upstream in the design of devices and equipment, and downstream in electrical electronics and telecommunications systems in the processes of generation, transmission, distribution and facilities in buildings, vehicles, boats and aircraft.

EMC conditions are also ensuring the protection and safety of the general public against electrical shock, electrocution, burns or explosions in all facilities with electrical and telecommunications equipment .

Electrical Safety

Grounding and its effect

In the universe, all matter consists of atoms which seek to maintain their equilibrium electrostatic nature, i.e., an equal number of positive and negative charges. Since the mass of the planet consisting of a mixture of different substances whose atoms, taken together, seek equilibrium electrostatic this causes the land is electrically neutral.

An atom loses its neutrality when it gains or loses electrons by friction, induction or contact generating an electric field around it.

It should be borne in mind that the atmosphere surrounding the Earth also contains atoms and interacting with atoms of the earth. This phenomenon leads to some negative charges of the earth are attracted by ionosphere to making the planet slightly positive, which for us is irrelevant. Evidence of the existence of this phenomenon is the atmospheric discharges, lightning, that at any moment occurring on the planet.

Moving the man standing on the floor that makes the body normally remains at the ground electric potential. So that there can be electrical safety is necessary to ensure that whatever man can touch or handle has a grounding.

The way to achieve grounding consists in a ground electrode rod vertically buried deeply connected by a cable to the electrical bonding bar installation or directly to a lightning rod.In an installation which is either equipotential should only be a single network circuit ground.

The arresters are devices mounted on masts on top of buildings or antenna towers, grounded by a ground conductor himself to the currents of lightning have a preferred path for the land and protect the infrastructure where is installed.

In the absence of discharge currents to earth, the ground electrode is at ground potential but in the event of discharge current values ​​of currents and earth resistance will determine the value of the potential of the ground electrode at the time of discharge and should therefore, the value of ground resistance be as low as possible to avoid having high potentials.

With the mandatory use of protective difference to the input of the electric low-voltage regime in the earth TT, it can be said that there is not a reference value for the resistance value to earth, what is required is that the its value should ensure action unequivocal differential protection against indirect contact considering a touch voltage of 50V (25V in some other countries) and a maximum current of nominal protection IΔn indicated in circuit breaker. (R(máx.)=50V/IΔn).

If the purposes of a grounding protection are the infrastructure and security of people, their functions are to dispel chains and to eliminate potential differences between different surfaces to ensure your equipotentiality.

Exposure to Electromagnetic Radiation

Ionizing and Non-Ionizing

Introduction

The electromagnetic radiation can have a natural or artificial origin and are constituted by photons, atomic particles possessing energy whose value is proportional to the radiated frequency. This feature of increasing energy did divide the electromagnetic spectrum in ionizing and non-ionizing radiation below and above the wavelength of 100nm respectively (3x10¹⁵ Hz). Ionizing because at these frequencies the energy levels are so high (>12eV) they can ionize atoms and molecules of matter, so they are extremely dangerous because they can damage the DNA structure of a living being.

Non-Ionizing

Radiation emitted by overhead high voltage power lines (50Hz/60Hz), all radio transmission systems (9 kHz to 300 GHz), the infrared optical fibers (750nm to 1mm), visible light (400nm to 750nm) and part of ultraviolet radiation (100nm to 400nm).

Examples of non-ionizing radiation natural sources are the rays produced by lightning and the sun's rays.

 The effects from exposure to non-ionizing radiation are:

· Direct: electrocution and thermal effects sunburn, skin aging, blindness, etc.;

· Indirect: fire and explosion;

· Non-thermal effects: a category created for cases without apparent explanation.

The non-ionizing electromagnetic radiation is present everywhere, at home, at work or on the street, along the electric, electronic and telecommunication systems wireless, telephone, Internet, radio, terrestrial television, cable, satellite, by sunlight, etc..

The maximum radiation emitted by an antenna follows its axis in one direction in a manner analogous to focus of a flashlight and level of radiation decreases inversely with the square of the distance. The two combined effects ensure that the levels of radiation exposure are, in most cases, relatively weak. Behind and below the antennae radiation levels are also weaker.

With the introduction of digital radio systems, the power levels required for transmission are substantially smaller than those employed in analogic technology.

The levels of population exposure to non-ionizing radiation, including those issued by antennas (0Hz to 300GHz or in wavelength > 1mm) are regulated internationally by ICNIRP guidelines.

(*) ICNIRP - International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection

Radiações Ionizantes

Spectrum of ionizing radiation comprises the ultraviolet (10nm to 100mm), the alpha, beta and gamma (X-ray) and the cosmic rays. Some natural substances emit ionizing radiation. The granite, for example, liberates radioactive gas, radon, by the uranium contained therein.

Ionizing radiation is extremely dangerous for the ability to ionize atoms and molecules and so can damage the cell structure of the DNA of a living being, causing cancers and leukemias. Ionizing radiation is used to cell destruction in cancer treatment in hospital premises.

Final Thoughts

This document is not to argue that non-ionizing electromagnetic radiation are harmless or its opposite. Apparently these radiations are not the cause of cancers although its thermal effect, with levels in excess, may accelerate the metabolism of an existing one. In biochemical laboratories, ovens serve to accelerate the process of cell replication as refrigerators serve to delay.

Exposição a Radiações Electromagnéticas

Ionizantes e Não Ionizantes

Introdução

As radiações electromagnéticas podem ter uma origem natural ou artificial e são constituídas por fotões, partículas atómicas possuidoras de energia cujo valor é proporcional à frequência radiada. Esta característica crescente de energia levou à divisão do espectro electromagnético em radiações ionizantes e não ionizantes abaixo e acima do comprimento de onda de 100nm respectivamente (3x10¹⁵Hz). Ionizantes porque os níveis de energia nestas frequências são tão elevados (>12eV) que conseguem ionizar átomos e moléculas de matéria, por isso são extremamente perigosas porque podem danificar a estrutura do ADN de um ser vivo.

Radiação Não Ionizante

Radiação emitida por linhas aéreas de energia de alta tensão de (50Hz/60Hz), todos os sistemas de transmissão de rádio (9 kHz a 300 GHz), os infravermelhos das fibras ópticas (750nm a 1mm), a luz visível (400nm a 750nm) e parte da radiação ultravioletas (100nm a 400nm). 

São exemplos de fontes naturais de radiação não ionizante, os raios produzidos pelas trovoadas e os raios solares. 

Os efeitos decorrentes da exposição a radiações não ionizantes são:

·    Directos: electrocussão e efeitos térmicos (queimadura, envelhecimento da pele, cegueira, etc.);

·    Indirectos: incêndio e explosão;

·    Efeitos não térmicos: uma categoria criada para os casos sem explicação aparente.

A radiação electromagnética não ionizante está presente por todo lado, em casa no trabalho ou na rua, junto a sistemas eléctricos, electrónicos e de sistemas de telecomunicações sem fios, telefone, Internet, rádio, televisão terrestre, cabo, satélite, pelos raios solares, etc. 

A máxima radiação emitida por uma antena segue o seu eixo num dos sentidos de forma análoga à de um foco de luz de uma lanterna e o nível de radiação vai diminuindo na razão inversa do quadrado da distância percorrida. Os dois efeitos conjugados garantem que os níveis de exposição à radiação sejam, na grande maioria dos casos, relativamente fracos. Por de trás e por de baixo das antenas os níveis de radiação são também mais fracos. 

Com a introdução da tecnologia digital nos sistemas rádio, os níveis de potência necessários à transmissão são substancialmente menores que as empregues na tecnologia analógica das estações de radiodifusão de AM e de FM ainda em funcionamento.

Os níveis de exposição da população às radiações não ionizantes, nomeadamente as emitidas pelas antenas (0Hz a 300GHz ou comprimentos de onda >1mm) encontram-se regulamentados com base nos valores máximos ICNIRP*, na Portaria nº 1421/2004 de 23 de Novembro, do Estado Português que transcreve a Recomendação Europeia 1999/519/CE e o seu controlo tutelado pelo ICP/ANACOM – Autoridade Nacional das Comunicações.

(*) ICNIRP - International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection

Radiações Ionizantes 

Do espectro das radiações ionizantes fazem parte as ultravioletas (10nm a 100mm), as radiações alfa, beta e gama (Raio X) e raios os cósmicos. Algumas substâncias naturais emitem radiação ionizante. O granito, por exemplo, liberta um gás radioactivo, o radão, irmanado do urânio contido no mesmo.

As radiações ionizantes são extremamente perigosas pela capacidade de ionizar átomos e moléculas e assim poderem danificar a estrutura celular do ADN de um ser vivo, causando cancros e leucemias. As radiações Ionizantes são utilizadas na destruição de células cancerígenas em instalações hospitalares.

O controlo destas Radiações Ionizantes encontra-se regulamentado pelo Decreto-Lei nº222/2008 da República Portuguesa e tutelado pelo ITN - Instituto Tecnológico Nuclear.

  

Considerações Finais

Com este documento não se pretende afirmar que as radiações electromagnéticas não ionizantes são inócuas nem o seu contrário. Aparentemente estas radiações não estão na origem dos cancros contudo o seu efeito térmico, para níveis excessivos, poderá acelerar o metabolismo de um já existente. Nos laboratórios bioquímicos, as estufas servem para acelerar o processo de replicação de células enquanto os frigoríficos servem para atrasar. 

Segurança Eléctrica

A ligação à terra e o seu efeito

No universo, toda a matéria é constituída por átomos que procuram manter o seu equilíbrio electrostático natural, isto é, um igual número de cargas positivas e negativas. Sendo a massa do planeta terra constituída por uma amálgama de diferentes substâncias cujos átomos, no seu conjunto, procuram o equilíbrio electrostático isto faz com que a terra seja electricamente neutra. 
Um átomo perde a sua neutralidade quando ganha ou perde electrões por fricção, indução ou por contacto gerando um campo eléctrico ao seu redor.

Deve-se ter em conta que a atmosfera envolvente da terra, também contém átomos que interagem entre si e com os átomos da terra. Este fenómeno leva a que algumas cargas negativas da terra sejam atraídas para a ionosfera tornando o planeta ligeiramente positivo, o que para nós é irrelevante. A evidência da existência deste fenómeno são as descargas atmosféricas, vulgarmente conhecidas por trovoadas que a todo o momento ocorrem no planeta.

Deslocando-se o homem apoiado no chão isto faz com que normalmente o seu corpo permaneça ao potencial eléctrico da terra. Assim, para que possa existir segurança eléctrica é necessário assegurar que tudo aquilo que o homem possa tocar ou manipular tenha uma ligação à terra.

A forma de concretizar uma ligação à terra consiste em enterrar verticalmente e em profundidade no solo um eléctrodo de terra ligado por um cabo à barra de terras da instalação eléctrica ou directamente a um pára-raios. Numa instalação que se quer equipotencializada só deve existir uma única rede de circuitos de terra.

Os pára-raios são dispositivos montados em mastros no topo dos edifícios ou em torres de antenas, ligados directamente a um eléctrodo de terra por um condutor de terra independente para que as correntes das descargas atmosféricas tenham um caminho próprio e preferencial para a terra, protegendo a infra-estrutura onde se encontra instalado.

Na ausência de correntes de descarga à terra, o eléctrodo de terra estará ao potencial da terra mas no caso de existirem correntes de descarga os valores das correntes e da resistência de terra vão determinar qual o valor do potencial do eléctrodo de terra no momento da descarga, devendo por isso, o valor da resistência de terra ser tão baixo quanto seja possível para evitar a existência de potenciais elevados.

Com a obrigatoriedade do uso de dispositivos de protecção diferencial à entrada das instalações eléctricas de baixa tensão em regime de terra TT, pode-se afirmar que não existe um valor de referência para o valor da resistência de terra, o que é exigido é que o seu valor deve garantir a actuação inequívoca do dispositivo de protecção diferencial contra contactos indirectos considerando uma tensão de contacto máxima de 50V e uma corrente de protecção nominal IΔn indicada no disjuntor diferencial. (R(máx.)=50V/IΔn)

Se os propósitos duma ligação à terra são a protecção de infra-estruturas e a segurança de pessoas, as suas funções são as de dissipar correntes e as de eliminar as diferenças de potencial existentes entre diferentes superfícies por forma a garantir a sua equipotencialidade.

CEM – Compatibilidade Electromagnética

Condição funcional ambiental de sistemas eléctricos e electrónicos de não sofrerem qualquer interferência electromagnética exterior que possam impedir o seu correcto funcionamento nem causar interferências que possam afectar o funcionamento de outros.

Condições ambientais de CEM são alcançadas a partir do conhecimento científico dos fenómenos electromagnéticos, da metrologia e da aplicação de técnicas e tecnologias específicas de concepção de dispositivos, filtragem, blindagem, protecção contra sobretensões e sistemas de ligação à terra.

As técnicas e tecnologias CEM são aplicadas, a montante, na concepção de dispositivos e equipamentos e, a jusante, em sistemas eléctricos, electrónicos e de telecomunicações nos processos de geração, transmissão e distribuição e em instalações de edifícios, veiculos, barcos e aeronaves.

São também condições CEM, assegurar a protecção e a segurança da população em geral contra descargas eléctricas, electrocussão, queimaduras ou explosões em instalações com equipamentos eléctricos de telecomunicações.