Monitoramento do risco ocupacional de campos eletromagnéticos para o soldador em processos de soldagem a arco e resistência elétrica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Martim, Hélio Cardoso
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/34279
http://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.5522
Resumo: Arc and resistance spot welding processes are widely used in the metalworking industry in a wide range of applications. In these processes, high levels of current varying from tens to thousands of amps are used and generate electromagnetic fields, whose harmful effects on human health are still under investigation by the scientific community. Thus, bureaus linked to occupational health have formulated guidelines that limit the exposure of workers to such fields. Moreover, studies show that, due to the different operational parameters commonly used in welding processes, these reference limits may be exceeded in some cases. therefore, the objective of this work is to carry out weldments by using arcelectric processes (Covered/Stick Electrode, TIG and MIG / MAG processes) and RSW process (Resistance Spot Welding) in order to evaluate the influence of the operational variables common to these processes on the intensity of electromagnetic field, both experimentally and through computer simulation, by using the Finite Element Method. The results obtained are then compared with the limits established by the appropriate ICNIRP directive. Both methodologies showed that the electromagnetic field is larger the greater the welding current and the lower the arc height. The electrode coating and the use of different base metals can influence the generation of the electromagnetic field by modifying the relative magnetic permeability of the medium. The shielding gases have relative magnetic permeability close to that of air, but are capable of interfering in the intensity of the electromagnetic field by modifying the arc geometry due to differences in thermal conductivity. Finally, in manual welding, the welder's hand is the point where the highest magnetic field values are recorded. In other regions of the body, the distribution of the magnetic field is heterogeneous and depends on the position of the welder, which varies depending on the welding process. Within the operational envelope established in this study, the ICNIRP reference limits are exceeded in spot resistance welding in the alternate current version.
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Thus, bureaus linked to occupational health have formulated guidelines that limit the exposure of workers to such fields. Moreover, studies show that, due to the different operational parameters commonly used in welding processes, these reference limits may be exceeded in some cases. therefore, the objective of this work is to carry out weldments by using arcelectric processes (Covered/Stick Electrode, TIG and MIG / MAG processes) and RSW process (Resistance Spot Welding) in order to evaluate the influence of the operational variables common to these processes on the intensity of electromagnetic field, both experimentally and through computer simulation, by using the Finite Element Method. The results obtained are then compared with the limits established by the appropriate ICNIRP directive. Both methodologies showed that the electromagnetic field is larger the greater the welding current and the lower the arc height. The electrode coating and the use of different base metals can influence the generation of the electromagnetic field by modifying the relative magnetic permeability of the medium. The shielding gases have relative magnetic permeability close to that of air, but are capable of interfering in the intensity of the electromagnetic field by modifying the arc geometry due to differences in thermal conductivity. Finally, in manual welding, the welder's hand is the point where the highest magnetic field values are recorded. In other regions of the body, the distribution of the magnetic field is heterogeneous and depends on the position of the welder, which varies depending on the welding process. Within the operational envelope established in this study, the ICNIRP reference limits are exceeded in spot resistance welding in the alternate current version.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisTese (Doutorado)Os processos de soldagem a arco e por resistência a ponto são amplamente utilizados na indústria metalmecânica. Nestes processos são empregados altos de níveis de corrente que variam de dezenas a milhares de amperes e que geram campos eletromagnéticos, cujos efeitos à saúde humana são investigados pela comunidade científica. Nesse sentido, órgãos ligados a saúde ocupacional formularam diretrizes que limitam a exposição do trabalhador a tais campos. Estudos mostram que em função dos diferentes parâmetros operacionais comumente utilizados nos processos de soldagem, estes limites podem ser ultrapassados em alguns casos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho consiste na realização de soldagens utilizando processos a arco elétrico (processos Eletrodo Revestido, TIG e MIG/MAG) e processo RSW (soldagem a ponto por resistência) de forma a avaliar a influência das variáveis operatórias comuns a esses processos na intensidade de campo eletromagnético, tanto por via experimental, quanto por meio de simulação computacional, utilizandose o Método de Elementos Finitos. Os resultados obtidos são posteriormente comparados com os limites estabelecidos pela diretiva apropriada da International Commissionon NonIonizing Radiation Protection (ICNIRP). Ambas as metodologias mostraram que o campo eletromagnético é maior quanto maior for a corrente de soldagem e menor a altura do arco. O revestimento do eletrodo e o emprego de diferentes metais de base podem influenciar na geração de campo eletromagnético por modificarem a permeabilidade magnética relativa do meio. Os gases de proteção possuem permeabilidades magnéticas relativas próximas a do ar, mas são capazes de interferir na intensidade de campo eletromagnético por modificarem a geometria do arco em função das diferenças de condutividade térmica. Por fim, em soldagens manuais, a mão do soldador é o ponto onde se registra os maiores valores de campo magnético. Nas demais regiões do corpo, a distribuição de campo magnético é heterogênea e depende da posição do soldador que varia a depender do processo de soldagem. Dentro do envelope operacional estabelecido nesse estudo, os limites de referência da ICNIRP são ultrapassados na soldagem por resistência a ponto na versão corrente alternada.2022-03-10Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaVilarinho, Louriel Oliveirahttp://lattes.cnpq.br/8553716610264673Silva, Rosemar Batista dahttp://lattes.cnpq.br/8157858526322556Ferraresi, Valtair Antoniohttp://lattes.cnpq.br/0727420392683160Bracarense, Alexandre Queirozhttp://lattes.cnpq.br/0723315222598414Alfaro, Sadek Crisostomo Absihttp://lattes.cnpq.br/6729556803417571Martim, Hélio Cardoso2022-03-15T20:21:21Z2022-03-15T20:21:21Z2020-10-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfMARTIM, Hélio Cardoso. Monitoramento do risco ocupacional de campos eletromagnéticos para o soldador em processos de soldagem a arco e resistência elétrica. 2021. 145f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.5522https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/34279http://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.5522porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2022-03-16T06:22:24Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/34279Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2022-03-16T06:22:24Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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description Arc and resistance spot welding processes are widely used in the metalworking industry in a wide range of applications. In these processes, high levels of current varying from tens to thousands of amps are used and generate electromagnetic fields, whose harmful effects on human health are still under investigation by the scientific community. Thus, bureaus linked to occupational health have formulated guidelines that limit the exposure of workers to such fields. Moreover, studies show that, due to the different operational parameters commonly used in welding processes, these reference limits may be exceeded in some cases. therefore, the objective of this work is to carry out weldments by using arcelectric processes (Covered/Stick Electrode, TIG and MIG / MAG processes) and RSW process (Resistance Spot Welding) in order to evaluate the influence of the operational variables common to these processes on the intensity of electromagnetic field, both experimentally and through computer simulation, by using the Finite Element Method. The results obtained are then compared with the limits established by the appropriate ICNIRP directive. Both methodologies showed that the electromagnetic field is larger the greater the welding current and the lower the arc height. The electrode coating and the use of different base metals can influence the generation of the electromagnetic field by modifying the relative magnetic permeability of the medium. The shielding gases have relative magnetic permeability close to that of air, but are capable of interfering in the intensity of the electromagnetic field by modifying the arc geometry due to differences in thermal conductivity. Finally, in manual welding, the welder's hand is the point where the highest magnetic field values are recorded. In other regions of the body, the distribution of the magnetic field is heterogeneous and depends on the position of the welder, which varies depending on the welding process. Within the operational envelope established in this study, the ICNIRP reference limits are exceeded in spot resistance welding in the alternate current version.
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