Durante décadas, a implementação de novas tecnologias de rede, tanto em escritórios corporativos quanto no chão das fábricas, foi dificultada por uma complexidade logística: a necessidade de gerenciar duas infraestruturas paralelas e independentes.
De um lado, o cabeamento de dados, geralmente feito com cabos Ethernet. De outro, o cabeamento de energia elétrica. Essa dualidade criava um obstáculo: para instalar um ponto de acesso wireless em uma linha de produção e otimizar a cobertura, era necessário acionar eletricistas para puxar eletrodutos, instalar tomadas e garantir que o ponto de energia estivesse corretamente sincronizado com o ponto de dados. Esse processo, além de custoso e demorado, tornava a expansão da infraestrutura um desafio operacional.
Com o tempo, o alto custo e a complexidade de manter duas redes separadas, uma elétrica e outra de dados, se tornou como uma das barreiras à modernização e à escalabilidade das operações.
O ponto de inflexão acontece quando os dispositivos de borda precisam ser instalados em locais remotos, em alturas elevadas ou em ambientes externos hostis, onde as tomadas tradicionais não estão disponíveis ou são inviáveis de instalar.
O que é PoE e como ele simplifica a infraestrutura de rede industrial?
O Power over Ethernet (PoE) surgiu como a solução para esse dilema, permitindo a transmissão simultânea e segura de dados digitais e energia elétrica através de um único cabo Ethernet de par trançado (Categoria 5e ou superior). O funcionamento do PoE baseia-se na interação entre dois componentes:
- PSE (Power Sourcing Equipment): é o equipamento responsável por fornecer energia elétrica através do cabo de rede. O exemplo mais comum e eficiente de PSE moderno é o switch PoE, também conhecido como endspan ou endpoint. Esses switches simplificam significativamente as redes industriais ao combinar comunicação e alimentação em uma única infraestrutura física, reduzindo a complexidade de cabeamento, o custo de instalação e a necessidade de pontos de energia dedicados. Além disso, eles também aumentam a flexibilidade e a confiabilidade operacional em ambientes hostis ou de difícil acesso.
- PD (Powered Device): é o dispositivo que recebe energia via PoE. Qualquer equipamento de rede capaz de ser alimentado dessa forma é classificado como PD. Os exemplos clássicos incluem telefones VoIP, câmeras IP de segurança e pontos de acesso wireless. Com a evolução dos padrões IEEE, o leque de dispositivos compatíveis se ampliou, passando a incluir sistemas de iluminação LED, câmeras HD de alta performance e dispositivos de automação predial e industrial que demandam maior potência.
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Segurança e a evolução dos padrões IEEE
A segurança é um dos pilares do Power over Ethernet (PoE), e os padrões IEEE 802.3 garantem que o processo de alimentação de energia ocorra de forma inteligente e controlada.
Diferente de fontes convencionais, switches PoE não aplicam tensão de forma contínua ou aleatória. Antes de liberar a potência total, os padrões 802.3af, 802.3at e 802.3bt executam um protocolo de detecção e classificação. Nesse processo, o switch realiza um handshake com o dispositivo conectado, aplicando uma baixa tensão de teste (entre 2V e 10V) para verificar se ele é compatível com PoE (isto é, um Powered Device – PD).
Somente após a confirmação de compatibilidade a alimentação completa é liberada. Caso o dispositivo conectado não seja PoE, o teste falha e nenhuma energia é transmitida, protegendo o equipamento contra danos elétricos.
Com o avanço das aplicações industriais e o aumento da demanda por dispositivos de maior potência, como pontos de acesso Wi-Fi, câmeras de alta definição e sistemas de iluminação inteligente, os padrões IEEE também evoluíram.
A mudança mais significativa ocorreu com o IEEE 802.3bt, que passou a utilizar todos os quatro pares de fios do cabo Ethernet para a transmissão de energia, em vez de apenas dois, como nas versões anteriores (802.3af e 802.3at). Essa evolução ampliou a capacidade de fornecimento, permitindo que até 95 watts de potência sejam entregues na fonte, mantendo total conformidade e segurança elétrica.
Este avanço é uma resposta direta ao aumento exponencial do consumo de energia dos dispositivos de borda modernos. Isso exige um investimento em infraestrutura PoE moderna (PoE++ ou superior, e preferencialmente Gigabit (como o nosso Switch modelo PG5-1204-SFP) assegura a preparação da rede para o futuro, pois garante suporte às próximas gerações de WAPs e dispositivos que consomem alta potência.
Adicionalmente, a centralização da energia no switch PoE (que opera em corrente contínua de baixa tensão, tipicamente 48V a 55Vdc) eleva a segurança e a confiabilidade do sistema. Ao contrário da energia AC (110V/220V) que é suscetível a picos e ruídos eletromagnéticos, a alimentação DC centralizada no switch fornece uma fonte de energia mais limpa e estável, aumentando a resiliência de toda a infraestrutura.
Onde a praticidade encontra a produtividade
O PoE deixou de ser apenas uma conveniência tecnológica para se tornar uma necessidade estratégica, impulsionando a eficiência tanto em ambientes de TI quanto em operações industriais.
Em redes corporativas, ele se consolida como a base para a criação de ambientes de trabalho mais flexíveis, inteligentes e energeticamente eficientes. Um dos maiores consumidores de PoE em redes corporativas modernas é a conectividade wireless avançada. Os pontos de acesso (WAPs) que suportam os mais recentes padrões de Wi-Fi têm requisitos de energia maiores.
O padrão 802.3at (PoE+) já se consolidou como o requisito padrão para as implementações de Wi-Fi 6/6E. Para o Wi-Fi 7, algumas unidades já exigem o 802.3bt. O PoE é, portanto, vital para garantir que esses dispositivos de alta performance possam ser implantados de forma eficiente sem as restrições de uma tomada AC.
Além disso, a tecnologia PoE viabiliza a automação predial inteligente, permitindo a alimentação centralizada de dispositivos de videoconferência, telefones VoIP e componentes de sistemas de gerenciamento predial. Esses equipamentos, que frequentemente demandam classes de potência mais elevadas, como a Classe 3, com capacidade de até 60 W, podem operar de forma integrada, otimizando a gestão energética e ampliando a eficiência funcional dos edifícios inteligentes.
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O coração da indústria 4.0
No chão de fábrica, em infraestruturas de transporte ou em ambientes de controle de processos, o cenário mais hostil, caracterizado por variações extremas de temperatura, vibração constante e presença de contaminantes. Nesses contextos, robustez não é um diferencial, mas um pré-requisito. É justamente nesse ponto que o Switch PoE se destaca. Os switches da Série Connect da Altus, por exemplo, são projetados especificamente para operar em condições severas, oferecendo:
- – Proteção física reforçada: geralmente possuem classificação IP30 (proteção contra poeira e objetos estranhos), essencial para painéis e salas de dutos.
- – Resistência ambiental: são construídos com carcaça de liga metálica rígida e montagem em trilho DIN, conferindo resistência a vibrações severas e suportando uma ampla faixa de temperaturas.
- – Conectividade crítica: permitem a conexão de dispositivos de controle e supervisão essenciais, como Controladores Programáveis, Interfaces Homem-Máquina (IHMs) e Inversores de Frequência, garantindo comunicação de dados confiável.
Além disso, o Switch PoE atua como um dos principais facilitadores de Edge Computing e de IoT Industrial.
Em ambientes OT, dispositivos como sensores, gateways e câmeras de monitoramento precisam estar posicionados exatamente onde os dados são gerados: na borda da rede. Ao fornecer energia e conectividade através de um único cabo Ethernet, o PoE simplifica a infraestrutura, reduz custos de implantação e viabiliza a expansão de arquiteturas distribuídas com maior eficiência e segurança.
O Switch PoE, com seu design robusto e capacidade de fornecer energia e dados sobre longas distâncias (até 100 metros) sem a necessidade de uma fonte AC separada, fornece a infraestrutura física necessária para acelerar a adoção da Indústria 4.0.
Praticidade e flexibilidade operacional
A praticidade do PoE é um fator-chave para o aumento da eficiência operacional.A função plug-and-play, especialmente em switches não gerenciáveis, acelera a implantação de dispositivos, pois o handshake PoE e o estabelecimento da conexão de rede ocorrem automaticamente, tornando o processo rápido, seguro e simples.
Essa praticidade também se traduz em flexibilidade de posicionamento. Os dispositivos de rede podem ser instalados nos locais ideais para maximizar o desempenho, como na melhoria da cobertura Wi-Fi ou no posicionamento otimizado de câmeras de vigilância, sem a limitação de estarem próximos a uma tomada AC.
Além disso, a rede PoE é escalável. A expansão da infraestrutura é facilitada porque a adição de novos PDs (Powered Devices) não exige um novo projeto elétrico a cada ponto de instalação. Assim, o crescimento da rede pode ocorrer de forma sustentável e econômica, sem que os custos fixos aumentem na mesma proporção.
Controle remoto em cenários críticos
O diferencial que eleva o PoE de uma simples conveniência para uma estratégia de continuidade de negócios é o gerenciamento remoto de energia, disponível em switches PoE gerenciáveis. Imagine um cenário de falha em um ambiente crítico, como um túnel rodoviário ou uma planta industrial automatizada. Se uma câmera ou ponto de acesso travar, em uma infraestrutura tradicional seria necessário enviar um técnico ao local para reativar o ciclo de energia, mas, com um switch PoE gerenciável, o cenário muda completamente.
O operador da rede pode reinicializar remotamente o dispositivo alimentado diretamente pela interface de gerenciamento do switch, reduzindo drasticamente o tempo médio de reparo. Essa capacidade transforma o PoE em uma camada de proteção vital contra perdas operacionais e interrupções inesperadas.
A robustez da solução também está no fornecimento de energia em corrente contínua (48–55 VDC), mais estável que a corrente alternada (AC) e menos suscetível a ruídos eletromagnéticos e surtos.
Switches industriais PoE gerenciáveis, como o nosso modelo PG5-1204-SFP, são projetados para operar com alimentação redundante DC, reforçando ainda mais essa resiliência. Em caso de falha da fonte primária, o sistema comuta automaticamente para a fonte redundante, mantendo os dispositivos críticos em operação contínua.
Switches PoE não gerenciáveis: simplicidade e agilidade
Os switches PoE não gerenciáveis representam a solução plug-and-play ideal para quem busca mais simplicidade e eficiência em suas operações.
Eles dispensam qualquer configuração de software, seja via linha de comando, SNMP ou interface web, e começam a operar assim que conectados. Seu principal diferencial está na facilidade de uso, baixo custo de aquisição e instalação rápida, tornando-os perfeitos para pequenos grupos de dispositivos, sub-redes simples ou ambientes onde a manutenção é exclusivamente local.
Um exemplo dessa categoria é o nosso modelo PT2-0500-24, da Série Connect, um switch industrial não gerenciável com 4 portas PoE+ e 1 porta elétrica. Apesar da simplicidade operacional, ele mantém todas as características essenciais para o ambiente industrial, garantindo confiabilidade e desempenho mesmo sob condições adversas:
- – Design robusto: classificação IP30, montagem em trilho DIN e resistência a variações de temperatura.
- – Capacidade PoE: oferece 4 portas PoE+, com uma saída PoE máxima entre 90-120W.
- – Alimentação DC: opera na faixa de 12-36Vdc, o que pode ser conveniente para integração em painéis existentes que utilizam fontes de 24Vdc.
No entanto, os switches PoE não gerenciáveis possuem limitações quando o assunto é flexibilidade energética. Eles não têm a capacidade de negociar ou alocar dinamicamente a potência ideal conforme a demanda dos dispositivos conectados.
Com isso, novos equipamentos de maior consumo, como câmeras PTZ, pontos de acesso Wi-Fi 6 ou sensores inteligentes, podem não receber a potência necessária. Por isso, o uso de switches PoE gerenciáveis se torna estratégico quando o objetivo é garantir compatibilidade, escalabilidade e controle total da distribuição de energia.
Switches PoE gerenciáveis: inteligência e alta disponibilidade
Os switches PoE gerenciáveis proporcionam controle total e visibilidade operacional. Um exemplo dessa categoria é o nosso modelo PG5-1204-SFP, um Switch Industrial Gigabit equipado com 8 portas PoE+ e 4 portas SFP (fibra óptica).
Por ser gerenciável, ele oferece recursos avançados de PoE, como:
- – Gerenciamento de energia: o switch pode alocar dinamicamente e proteger o orçamento total de potência. Por exemplo: 180W máx, garantindo que a energia seja distribuída de forma equitativa e segura, com 30W máx. de saída por porta.
- – Controle remoto: permite a verificação de atividade de PoE e a reinicialização remota do dispositivo alimentado. Como discutido nos parágrafos acima, esta funcionalidade é essencial para a manutenção e a alta disponibilidade em campo.
- – Redundância avançada: suporte a protocolos como ERPS (Ethernet Ring Protection Switch), com tempos de recuperação inferiores a 50ms, STP/RSTP/MSTP e LACP.
- – Qualidade de Serviço (QoS): essencial para priorizar o tráfego crítico (como comandos de controle, voz ou vídeo de alta definição) sobre o tráfego regular, garantindo a performance da aplicação.
- – Segurança: implementação de Listas de Controle de Acesso (ACL) e segmentação de rede através de VLANs para proteger a infraestrutura contra acessos não autorizados.
Case de sucesso: o complexo de Túneis Tamoios
O nosso caso de sucesso na automação do Complexo de Túneis Tamoios, em São Paulo, serve como uma demonstração prática da criticidade da infraestrutura Ethernet robusta e da necessidade de convergência de energia e dados em ambientes extremos.
O projeto envolveu a duplicação de 33 km da rodovia, incluindo a automação de seus 5 túneis. Esta é uma infraestrutura de missão crítica que exige níveis de disponibilidade e resiliência excepcionais, pois o ambiente geográfico apresenta desafios ambientais severos: a localização litorânea exige a tropicalização dos circuitos eletrônicos (conformal coating) para proteger contra a corrosão causada pela maresia. Além disso, as temperaturas dentro dos túneis podem ser extremamente elevadas, atingindo até 55°C.
Para controlar e monitorar essa vasta infraestrutura, foi implantada uma arquitetura distribuída maciça, gerenciando mais de 38.000 pontos de Entrada/Saída (E/S) e utilizando mais de 250 CPUs de alto desempenho (NX3008). Essas CPUs controlam sistemas vitais, como o CFTV (Circuito Fechado de Televisão), iluminação, cancelas, semáforos e o sistema de incêndio (bombas e ventiladores de jato).
Para suportar essa arquitetura distribuída, o fornecimento de switches foi essencial. Dada a exigência de operar de forma confiável em temperaturas de até 55°C e sob o ataque corrosivo da maresia, apenas equipamentos com design robusto como a Série Connect poderiam ser aplicados. Os switches atuam como o pilar da comunicação de dados, ligando os controladores redundantes e os dispositivos de campo.
Finalmente, a arquitetura de controle do Tamoios exige redundância hot standby nos CLPs e os switches PoE, como o modelo PG5-1204-SFP, complementam essa resiliência ao oferecerem entradas de alimentação DC redundantes, fornecendo uma camada de proteção no nível da alimentação física para todos os dispositivos PoE conectados.
Leia o case completo: Tecnologia Altus garante segurança e disponibilidade de operação ao complexo Tamoios
Ou seja, a adoção do Switch PoE, com sua capacidade intrínseca de integrar energia e dados em um único cabo, representa a solução técnica mais robusta e eficiente para sustentar infraestruturas industriais e corporativas modernas. Além de reduzir custos de implantação e manutenção, o PoE eleva a confiabilidade operacional e simplifica a expansão de redes inteligentes e de alta disponibilidade.
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