CABEAMENTO ESTRUTURADO EM RESIDÊNCIAS E ESCRITÓRIOS *

Marcos Portnoi**

Orientadora: Profa. Mariana Torres Strauch***

 

Resumo

Abstract

O cabeamento é uma parte vital do projeto de uma edificação, podendo facilitar ou onerar o uso desta de maneiras diversas. Um quarto transformado em escritório, uma sala de estar transformada em sala de home-theater, ou ainda um apartamento convertido para um escritório são exemplos. O cabeamento estruturado permite um investimento único e a garantia de suporte a diversos arranjos e tecnologias, por vários anos, como alternativa ao cabeamento dedicado.

Cabling is a vital part of the project of a construction. It can facilitate or burden the use of the building or house in different ways of what it was meant for. One room turned into an office, a home-theater built from a family room, or still converting an apartment to an office are some examples. Structured Cabling allows a unique investment and guaranteed support for many arrangements and technologies, for many years, as an alternative to dedicated cabling.

Palavras-Chave: cabeamento estruturado, convencional, voz, dados, imagem, digital, instalação, infra-estrutura

Keywords: structured cabling, conventional, voice, data, image, digital, installation, infrastructure

 

* Artigo elaborado para a disciplina de Projetos Elétricos em Edificações no curso de Engenharia Elétrica pela UNIFACS – Universidade Salvador.

 ** Graduando em Engenharia Elétrica na Universidade Salvador – UNIFACS, membro do IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers, trabalha como administrador e consultor com mais de 10 anos de experiência como executivo comercial, financeiro e administrativo.

 *** Mestranda em Regulação da Indústria de Energia pela Universidade Salvador – UNIFACS, graduada em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal da Bahia – UFBA, professora de cursos de Graduação da Universidade Salvador – UNIFACS.

 

Introdução

Edifícios, casas e prédios são construídos tendo em mente várias décadas de uso, senão séculos, como demonstram igrejas, pontes e palácios na Europa. O projeto arquitetônico pode ficar desatualizado e o uso da edificação pode mudar com o tempo (escolas transformadas em bibliotecas, casas transformadas em escritórios), mas a edificação em si deve resistir à passagem dos anos sem que precise ser reconstruída continuamente.

A estrutura elétrica, entretanto, nem sempre vislumbra estas várias décadas de uso, especialmente a de comunicação. Isto quando a edificação não é antiga a ponto de possuir apenas uma estrutura elétrica mínima, com basicamente pontos de iluminação. Mesmo que o material usado na estrutura da instalação elétrica preveja vários anos de vida útil, o projeto da instalação em si raramente prevê modificação de uso da edificação, adição de maior número de equipamentos elétricos, ou mesmo adição de equipamentos elétricos que ainda nem existem. O que se vê, então, comumente, são dificuldades em instalar novas linhas de telefone em uma residência ou escritório, ou um aparelho de televisão em um recinto onde não havia, um aparelho de fax, um ponto de conexão à Internet. Freqüentemente essas operações necessitam de uma reforma para ampliação do cabeamento, passando por quebra de paredes e pisos, pintura e troca de cabeamento já existente, gerando custo e transtorno.

Por outro lado, vários sistemas de comunicação diferentes exigem vários sistemas de cabeamento diferentes e dedicados. Fios telefônicos para voz, cabos coaxiais para tv, cabos multivias para dados [6].

O cabeamento estruturado propõe-se a resolver esses contratempos, provendo padrões para os cabos e conexões, de modo que, com a adição de equipamento adicional, possam suportar todos ou praticamente todos os diferentes tipos de sistema de comunicação hoje em uso, numa mesma instalação.

Definição e Características

Cabeamento estruturado é um cabeamento de baixa corrente e tensão para uso integrado em comunicações de voz, dados, controles prediais e imagem, preparado de tal maneira que atende aos mais diversos tipos e layouts de instalação, por um longo período de tempo, sem exigir modificações físicas da infra-estrutura [3]. A idéia é que o este cabeamento proporcione ao usuário uma tomada universal, onde ele possa conectar diferentes aplicações como computador, telefone, fax, rede local, TV a cabo, sensores, alarme, etc. [4] Isto contrapõe-se ao conceito de cabeamento dedicado, onde cada aplicação tem seu tipo de cabo e instalação. Assim, sinal de tv requer cabos coaxiais de 75 ohms e conectores e painéis específicos; o sistema de telefonia requer fios apropriados, tomadas e painéis de blocos específicos; redes de computadores usam ainda cabos multivias dedicados. Isso resulta em diversos padrões proprietários ou não de cabos, topologias, conectores, padrões de ligações, etc. O conceito de cabeamento estruturado surge como resposta com o intuito de padronizar o cabeamento instalado em edifícios comerciais ou residenciais, independente das aplicações a serem usadas nos mesmos [7].

O cabeamento estruturado provavelmente originou-se de sistemas telefônicos comerciais, onde o usuário constantemente mudava sua posição física no interior de uma edificação [3]. Projetou-se um cabeamento de modo a existir uma rede horizontal fixa, ligada a uma central de distribuição, onde cada ponto podia ser ativado ou desativado facilmente. Um ponto de tomada podia ser rapidamente alternado ou deslocado por meio de uma troca de ligações. O sistema evoluiu para que diversos tipos de redes pudessem ser interligados, mantendo o cabeamento horizontal e tornando as tomadas de uso múltiplo.

A solução do cabeamento estruturado prevê a instalação de um cabo e um tipo de conector padrão, e equipamentos adicionais para suporte a diferentes tipos de sistemas. Isto é conhecido como Cabeamento Genérico [6].

Para assegurar flexibilidade, é de interesse que este cabeamento genérico esteja instalado e pronto para uso em todos os locais possíveis em um determinado local ou edificação. Isso permite, por exemplo, a expansão ou mudança de um departamento em um escritório para outras dependências com o mínimo de transtorno e custo. Esta tática é conhecida em inglês como Flood Wiring [6], e que consiste no espalhamento de conexões por todo o recinto (cerca de duas conexões por cada 3 m2 de recinto).

De modo a permitir que diferentes tomadas possam ser usadas para sistemas distintos, um painel especial conhecido como Patch Panel é utilizado.

Estes três atributos: Cabeamento Genérico, Flood Wiring e Patch Panels são as características essenciais de um sistema de cabeamento estruturado [6].

Estrutura e Topologia

De acordo com as normas ANSI/TIA/EIA-568-A e ANSI/TIA/EIA-606, a instalação de um cabeamento divide-se em basicamente oito elementos [1,2,3,5,7] (ver Figura 1):

  1. Cabeamento Horizontal: são os cabos que ligam o painel de distribuição até o ponto final do cabeamento (tomadas). Estes cabos formam um conjunto permanente e são denominados cabos secundários.

  2. Cabeamento Vertical ou backbone: conjunto permanente de cabos primários, que interligam a sala de equipamentos aos TC’s e pontos de Entrada (EF’s).

  3. Posto de Trabalho ou work area: ponto final do cabeamento estruturado, onde há uma tomada fixa para a conexão do equipamento. Se o local de instalação não é um escritório, ou seja, é uma edificação residencial, o "posto de trabalho" é qualquer ponto final onde há uma tomada.

  4. Armários de Telecomunicações ou Telecommunications Closets (TC’s): espaço para acomodação dos equipamentos, terminações e manobras de cabos. Ponto de conexão entre o backbone e o cabeamento horizontal.

  5. Sala de Equipamentos ou Equipment Room (ER): recinto onde se localizam os equipamentos ativos do sistema bem como suas interligações com sistemas externos. Ex.: central telefônica, servidor de rede de computadores, central de alarme. Este recinto pode ser uma sala específica, um quadro ou shaft. Costuma-se também instalar neste local o principal painel de manobras ou Main Cross-Connect, que pode ser composto de patch-panels, blocos 110, blocos de saída RJ-45 ou distribuidores óticos.

  6. Entrada da Edificação ou Entrance Facilities (EF): ponto onde é realizado a interface entre o cabeamento externo e o interno da edificação para os serviços disponibilizados.

  7. Painéis de Distribuição ou Cross-Connect: recebem, de um lado, o cabeamento primário vindo dos equipamentos, e de outro o cabeamento horizontal, que conecta as tomadas individuais. A ativação de cada tomada é feita no painel de distribuição, por intermédio dos patch-panels.

  8. Patch-panels: painéis formados por conjuntos gêmeos de portas, que recebem a conexão de um cabo por um lado, conectam este cabo ao painel gêmeo por meio de um patch-cord, e que finalmente recebe a conexão de um outro cabo. Através da manobra com os patch-cords, as conexões podem ser refeitas e realocadas com velocidade e simplicidade. Ver Figura 2 e Figura 3.

Os cross-connects e os TC’s podem ser aglutinados numa só peça.

Figura 1: Estrutura do Sistema de Cabeamento Estruturado. Fonte: [7]

 

Figura 2: Patch-panel. (a) hub; (b) patch-cord; (c) patch-panel; (d) cabo horizontal; (e) espelho de tomada; (f) conector; (g) placa de rede. Fonte: http://www.pacificcable.com/PatchPanels.htm

 

(a)

(b)

Figura 3: Manobra de patch-cords. (a) Situação original; (b) conexões de fax e computador intercambiadas.

A Figura 3 ilustra uma manobra do patch-panel. Em um determinado recinto, há um computador conectado à Internet. Em outro, há um aparelho de fax. Decide-se intercambiar estes equipamentos, colocando o computador no recinto do fax e vice-versa. As conexões para cada equipamento são rapidamente e facilmente configuradas bastando trocar os patch-cords correspondentes de posição no patch-panel.

Instalação

Uma instalação típica de cabeamento estruturado consiste em tomadas para o usuário com conectores do tipo RJ-45. Estas tomadas contém um ou dois conectores RJ-45, cada, montadas na parede ou ainda em caixas no piso [6]. Ver Figura 4.

Figura 4: Formatos de tomadas. Fonte [8].

Cada cabo vindo dessas tomadas para o usuário é então trazido para os Telecommunications Closets (TC’s) usando cabos de quatro pares de fios trançados (cabeamento horizontal). Na maioria dos casos, usa-se cabos Categoria 5e para o cabeamento horizontal, podendo estes cabos ser UTP ou STP. Os cabos são conectados na tomada através de um dispositivo chamado IDC (Insulation Displacement Connection) [6].

Figura 5: Pequeno gabinete ou TC residencial. Fonte [8].

No sistema de cabeamento estruturado, no cabo horizontal trafegam todos os serviços, sejam voz, rede, vídeo, controle ou outras aplicações. Se os requerimentos de uso mudarem, o serviço provido para as tomadas correspondentes pode ser mudado bastando configurar os patch-cords devidos no painel. Se necessário, um adaptador é usado na tomada para converter ou compatibilizar o serviço. Por exemplo, um balun de conversão para vídeo [6].

A filosofia de "flood wiring" consiste em instalar tomadas no recinto de acordo com uma densidade, ou área do recinto, ao invés de focar na posição final do usuário. Isso permite maior flexibilidade, pois quando mudanças são feitas no layout, não é preciso re-cabear o recinto [6].

No TC, os cabos individuais de par trançado vindos das tomadas são terminados nos patch-panels, através dos IDC. Os patch-panels contém conectores RJ-45 na frente, para conexão dos patch-cords. Os patch-panels são comumente montados em racks apropriados e afixados na parede ou piso [6].

Na instalação de cabeamento estruturado, não se conecta diretamente um equipamento que provê um serviço ou sinal (equipamento ativo) ao usuário. Por exemplo, não se conecta diretamente um PC a um hub. Conforme prescrevem as normas de cabeamento estruturado, o equipamento ativo deve ser conectado ao painel distribuidor, e este (através dos patch-panels) ser conectado a uma tomada. Isto torna o sistema independente e aberto, configurando-lhe agilidade [3].

Normas e Padronização

No Brasil, a norma mais conhecida para cabeamento estruturado é a ANSI/TIA/EIA 568-A, fruto do trabalho conjunto da TIA (Telecommunications Industry Association) e a EIA (Electronics Industries Association). Esta norma prevê os conceitos apresentados anteriormente e é complementada por outras normas. A Tabela 1 contém as normas observadas na instalação de cabeamento estruturado [7]. A Tabela 2 traz boletins, chamados TSB’s (Telecommunications Systems Bulletins), que também são usados como diretrizes para os projetos e instalação.

Norma

Tema
ANSI/TIA/EIA 568-A Padrões de Cabeamento
ANSI/TIA/EIA 569-A Infra-estrutura
ANSI/TIA/EIA 570-A Cabeamento Residencial
ANSI/TIA/EIA 606 Administração
ANSI/TIA/EIA 607 Aterramento

Tabela 1: Normas para cabeamento estruturado.

 

TSB

Tema

TSB67

 Testes em campo p/ cabeamento UTP

TSB72

 Cabeamento ótico centralizado

TSB75

 Cabeamento por zonas

TSB95

 Diretrizes de performance de transmissão de cabos UTP 4P Cat. 5

Tabela 2: Telecommunications Systems Bulletins.

 

Vantagens e Benefícios

Pode-se citar alguns benefícios proporcionados pela utilização de cabeamento estruturado, em lugar de cabeamento convencional:

  • Flexibilidade: permite mudanças de layout e aplicações, sem necessidade de mudar o cabeamento.

  • Facilidade de Administração: as mudanças de aplicações, manutenção e expansão são feitas por simples trocas de patch-cords ou instalação de poucos equipamentos adicionais.

  • Vida Útil: o cabeamento tipicamente possui a maior expectativa de vida numa rede, em torno de 15 anos [7]. O cabeamento estruturado permite a maximização dessa vida útil, utilizando-se do mesmo cabo para transportar várias tecnologias de comunicação ao mesmo tempo, e também prevê a implementação de tecnologias futuras, diferentes das utilizadas no período da instalação [3].

  • Controle de Falhas: Falhas em determinados ramos do cabeamento não afetam o restante da instalação.

  • Custo e Retorno sobre Investimento (ROI – Return of Investment): O Sistema de Cabeamento Estruturado consiste em cerca de 2 a 5% do investimento na confecção de uma rede [7]. Levando em conta a vida útil do sistema, este certamente sobreviverá aos demais componentes dos serviços providos, além de requerer poucas atualizações com o passar do tempo. Ou seja, é um investimento de prazo de vida muito longo, o que o torna vantajoso.

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    Considerações Finais

    A demanda por serviços de comunicação, tais como voz, imagem, dados e controles prediais tem saboreado um crescimento constante, ainda que, no período entre os anos de 1999-2001, a oferta tenha sido muito maior, acarretando complicações financeiras particularmente para as empresas de telecomunicação. Esta demanda é verdadeira tanto em empresas como em residências, com a instalação de mais de uma linha telefônica, ou a instalação de telefones em vários cômodos e pontos de interligação de computadores (rede de computadores) em vários cômodos e entre residências num mesmo condomínio.

    Para as empresas, a comunicação é vital para a operação dos negócios, seja voz, seja dados, e principalmente dados. Os novos prédios comerciais têm freqüentemente adotado métodos de controle predial (edifícios inteligentes), como forma de otimizar e melhorar segurança e uso de eletricidade, bem como o conforto.

    Assim sendo, o sistema de cabeamento estruturado surge como opção óbvia para o projeto de edificações, em lugar do cabeamento convencional, onde cada sistema ou tecnologia exige seu cabeamento próprio. O cabeamento estruturado é flexível, pois permite a agregação de várias tecnologias sobre uma mesma plataforma (ou cabo); é de fácil administração, pois qualquer mudança não passa pela troca dos cabos, e sim por configuração em painéis próprios; tem relação investimento/benefício excelente, pois prevê longa vida útil, com suporte a tecnologias futuras com pouca ou nenhuma modificação, e permite modificações de layout ou de serviços providos com a simples alteração de conexões no painel.

     

    Referência Bibliográfica

    1. ANSI/TIA/EIA-568-A. Commercial Building Telecommunications Standard. Disponível na Internet via URL: http://www.policom.com.br/normas/568a.htm. Arquivo capturado em 12.05.2002.

    2. ANSI/TIA/EIA-606. Administration Standard for the Telecommunications Infrastructure of Commercial Buildings. Disponível na Internet via URL: http://www.policom.com.br/normas/606.htm. Arquivo capturado em 12.05.2002.

    3. CREARE Engenharia Elétrica Ltda. Cabeamento Estruturado. Disponível na Internet via URL: http://www.creare.com.br/html/body_artigo02p1.html. Arquivo capturado em 25/03/2002.

    4. EVOLUTI Ltda.. Tecnologia da Informação. Disponível na Internet via URL: http://www.dts-info.com.br/cabestr.htm. Arquivo capturado em 25/03/2002.

    5. FURUKAWA Industrial S.A. Produtos Elétricos. Data Cabling System. Material de curso de treinamento, rev. 02/2000.

    6. MILLS, Peter. The Complete Guide to Structured Cabling. Disponível na Internet via URL: http://www.it-cabling-solutions.co.uk/. Arquivo capturado em 12/05/2002.

    7. OLIVEIRA, Luis Fernando M. de. O que é um Sistema de Cabeamento Estruturado? Disponível na Internet via URL: http://www.policom.com.br/tutoriais/scs.htm. Arquivo capturado em 25/03/2002.

    8. ORTRONICS.com. InHouse Structured Cabling. Brochura de produtos. Disponível na Internet via URL: http://www.ortronics.com. Arquivo capturado em 25/03/2002.