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Um sistema Ethernet intrinsecamente seguro a dois fios, com base no padrão 2-WISE (Ethernet a dois fios intrinsecamente segura) representa um sistema composto por circuitos contendo dispositivos intrinsecamente seguros com base no padrão Ethernet APL (Advanced Physical Layer), com valores-limites de entidade ou de limitação normalizados na ABNT IEC TS 60079-47, com parâmetros de segurança intrínseca para cada tipo de porta Ethernet.
Um Sistema 2-WISE consiste na montagem de dispositivos 2-WISE interconectados, descritos em uma “documentação descritiva de sistema”, no qual os circuitos ou as partes dos circuitos, destinados a serem instalados em uma área classificada, são circuitos intrinsecamente seguros.
O padrão Ethernet APL, indicado na Norma IEEE Std 802.3 cg (IEEE Standard for Ethernet – Amendment 5: Physical Layer Specifications and Management Parameters for 10 Mb/s Operation and Associated Power Delivery over a Single Balanced Pair of Conductors), especifica o padrão Ethernet 10BASE-T1L, o qual opera com um cabo de dois fios (um par de fios), com taxa de transmissão de 10 MBit/s, em modo full duplex, com distâncias “longas” (L) de cabos, com comprimentos até 1.000 metros.
O 10BASE-T1L representa um padrão de camada física para comunicação Ethernet a 10 MBit/s sobre um cabo de par trançado de cobre, com capacidade opcional de alimentação elétrica, de acordo com a Norma IEEE 802.3cg. O padrão 2-WISE, indicado na Norma Técnica Brasileira adotada ABNT IEC TS 60079-47, estabelece os requisitos para a certificação de dispositivos intrinsecamente seguros, que operam no padrão Ethernet APL.
A Figura 1 apresenta as principais características dos equipamentos e sistemas no padrão Ethernet APL/2-WISE: sistema de alimentação no mesmo circuito de comunicação Ethernet, comprimento de cabos de até 1.000 m para circuitos do tipo “tronco”, taxa de transmissão de 10 MBit/s e tipo de proteção por segurança intrínseca (Ex “i”), adequada para instalação em todas as Zonas (0, 1, 2, 20, 21 ou 22) e em todos os Grupos (I, IIA, IIB, IIC, IIIA, IIIB ou IIIC) de atmosferas explosivas.
Figura 1: principais características dos equipamentos e sistemas no padrão Ethernet APL/2-WISE. 
Dentre os principais benefícios proporcionados pelos sistema 2-WISE, destacam-se a dispensa de utilização de sistemas FieldBus ou de gateways para comunicação com o sistema de controle de processo (DCS ou PLC), bem como a devida integração entre as áreas de TA (Tecnologia da Automação), TI (Tecnologia da Informação) e TO (Tecnologia da Operação).
Além disso, a implantação de sistemas 2-WISE permite a utilização de sistemas Ethernet de forma padronizada, com conectividade completa desde a instrumentação “Ex” de campo (sensores, transmissores, atuadores, posicionadores, analisadores, switches e outros tipos de dispositivos “Ex”) até os níveis superiores de automação, incluindo sistemas de supervisão e controle, sistemas de controle avançado, engenharia de manutenção, sistema de gestão de ativos e engenharia de sistemas de automação.
O padrão Ethernet tem se mostrado como uma tecnologia de comunicação confiável e eficiente, mesmo em aplicações com elevados requisitos para interoperabilidade, confiabilidade, segurança, proteção e disponibilidade, por exemplo na automação de sistemas elétricos de potência, descrita no padrão internacional de Normas da Série IEC 61850, a qual inclui a utilização de protocolos internacionais definidos em normas da IEC e da ISO. Estes requisitos são aplicáveis para indústrias, escritórios e residências.
Os elevados níveis de padronização estabelecidos na tecnologia Ethernet levaram ao longo das últimas décadas a um ambiente mundialmente adotado, com a implantação de ferramentas que incluem o desenvolvimento de produtos, os níveis ou camadas (layers) dos protocolos, comissionamento e solução de problemas relacionados com disponibilidade, confiabilidade, redundância, segurança e gestão de ativos.
A implantação de redes Ethernet sem interrupções ou interfaces (seamless), eliminando a necessidade de conversões de protocolos através de gateways, tem garantido a rápida adoção de um padrão de longo prazo por todas as partes envolvidas com sistemas de automação, o que inclui fabricantes e laboratórios de ensaios de equipamentos de automação, além de empresas usuárias, projetistas, integradoras, de montagem e de comissionamento, sob o ponto de vista do ciclo total de vida dos sistemas de automação de processos industriais.
Para as instalações industriais existentes (Brownfield) do tipo FISCO (FieldBus Intrinsecamente Seguro) os benefícios decorrentes do aumento da flexibilidade e da redução de risco são obtidos pela possibilidade de “reutilização” de cabos e circuitos existentes em redes do tipo Fieldbus, o que possibilita uma adequada estratégia para um caminho de “migração”, ou em casos de ampliações.
O padrão Ethernet APL/2-WISE é capaz de transportar todos os atuais e futuros protocolos e serviços de comunicação de camadas (layers) mais elevadas, contribuindo para uma simplificação da infraestrutura das redes de automação industriais. Em função da adoção do padrão Ethernet APL/2-WISE dispensar a necessidade de conversores de protocolos, é proporcionada uma acessibilidade sem “barreiras” ou “ilhas de comunicação de dados”, com uma alta velocidade de rede, o que é requerido pela indústria e economia atual, baseada em comunicação de dados.
O padrão Ethernet APL/2-WISE combina os benefícios da comunicação Ethernet com técnicas de instalação utilizando cabos de dois fios (par de fios). Tal característica permite uma fácil aplicação como um novo padrão para as instalações das indústrias de processo com a presença de atmosferas explosivas, incluindo Zona 0 e Zona 20, utilizando tecnologias e tipos de proteção “Ex” consagrados, oriundos dos sistemas de automação de processo com dispositivos discretos, como “segurança intrínseca” (Ex “i”) e “segurança aumentada” (Ex “e”).
Uma vez que o padrão Ethernet APL é somente uma camada física, qualquer conceito atual ou futuro para a segurança funcional e das aplicações pode ser adotado, atendendo às necessidades dos usuários finais. Os novos desenvolvimentos de redes Ethernet podem ser aplicados independentemente da camada física, proporcionando uma estabilidade de longo prazo para essa tecnologia, incluindo a proteção dos ativos e das instalações.
A figura 2 apresenta a evolução das características de comunicação de dados em áreas classificadas, desde os circuitos utilizando sinais analógicos com HART, presentes na década de 1980, passando pelos sistema Fieldbus (FISCO) na década de 1990, até os sistemas Ethernet APL/2-WISE, empregados a partir de 2020.
Figura 2: evolução das características de comunicação de dados em áreas classificadas.
Autor:
Por Roberval Bulgarelli, consultor sobre equipamentos e instalações em atmosferas
explosivas, engenheiro eletricista, com mestrado em proteção de sistemas elétricos de
potência pela POLI/USP. Organizador do Livro “O ciclo total de vida dos equipamentos
e instalações em atmosferas explosivas”.
