Belo Horizonte - MG - agosto de 2006

Estudo de óculos de segurança para serviços

em eletricidade

Antônio A. Kalvan – kalvan@cpfl.com.br

Luiz R. Kisch - luizrodrigues@cpfl.com.br

COMENTÁRIO INICIALCOMENTÁRIO INICIAL

MOTIVAÇÃO• Óculos de Segurança padronizado Astrospec 3000 com lentes

SCT-cinza;• Desconforto visual do usuário principalmente nas atividades

com baixo nível de iluminamento;• Conflito entre a recomendação do fabricante e a proteção

descrita no Certificado de Aprovação – CA emitido pelo MTE.

PARCERIA• CPFL Energia• Universidade de São Paulo - Instituto de Física de São Carlos

ESTUDO DE ÓCULOS SEG. ESTUDO DE ÓCULOS SEG. - SETOR ELÉTRICO -- SETOR ELÉTRICO -

OBJETIVO

Determinar as propriedades ópticas das lentes de vários óculos de segurança comerciais e determinar as propriedades dos arcos voltaicos para que se possam classificar esses óculos de segurança quanto a proteção contra arcos voltaicos.

ESPECTRO ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO...ELETROMAGNÉTICO...

... é o intervalo completo da radiação eletromagnética.

Quanto mais quente o corpo radiante, menor é o comprimento de onda da máxima radiação (Lei de deslocamento Win)

Se tomarmos a ordem “comprimento de onda decrescente”, a energia aumenta

Estimativa:O Sol está a 5770oK (5500oC) e emite 68 milhões de watts/m2

A distância entre o Sol e a Terra é de ~150.106 Km

ESPECTRO DA RADIAÇÃOESPECTRO DA RADIAÇÃOSOLARSOLAR

Faixa de maior disponibilidade de energia

< 400 nm > 700 nm

380 > > 700 nm

RADIAÇÃO X CORPORADIAÇÃO X CORPO

• Absorção: Fração de energia retida pelo corpo receptor

• Reflexão: Fração refletida, sem interação com o corpo receptor

• Transmissão: Fração de energia que penetra e passa pelo corpo receptor

Espectro eletromagnético Radiação do Sol e da Terra

ESPECTRO DA RADIAÇÃO ESPECTRO DA RADIAÇÃO DO ARCO VOLTAICODO ARCO VOLTAICO

METODOLOGIA

Usando um flyback de um tubo de TV, produziu-se uma alta tensão que foi usada para abrir uma descarga elétrica entre dois terminais elétricos.

Usando-se um controlador de tensão adequado e um oscilador, se tornou possível controlar a potência desse arco voltaico.

O espectro luz produzido pelo arco foi então medido com um spectrômetro comercial portátil USB 2000 da Ocean Optics.

Estudamos outros tipos de arcos voltaicos como os produzidos por soldas elétrica onde medimos os espectros de emissão dos arcos da solda elétrica comum, solda TIG e solda MIG.

Utilizamos o espectrômetro para a medida do espectro emitido pelas soldas elétricas.

ESPECTRO DO ARCO ESPECTRO DO ARCO VOLTAICOVOLTAICO

RESULTADOS

Descarga no flyback de 22 μW a uma distância de 2 cm e área de 0,196 cm2, resultou numa radiação de 22 μW / 0,196 cm2 ou 0,112 mW/cm2.

Descarga no flyback de 22 μW a uma distância de 2 cm e área superficial de ~50,3 cm2, resultou a potência de luz emitida pelo arco foi de aproximadamente 5,6 W.

A solda elétrica emitiu uma potência de 7 mW a uma distância de 0,5 m, numa área de 1,27 cm2, ou seja, 7 mW / 1,27 cm2 o que corresponde a 5,51 mW/cm2.

A uma distância de 50 cm temos, área de 31,4x103 cm2, a potência de luz emitida pelo arco da solda de aproximadamente 173 Watts.

ESPECTRO DO ARCO ESPECTRO DO ARCO VOLTAICOVOLTAICO

Espectro de emissão de vários arcos voltaicos

Tipo de arco voltaico Potência de excitação (W)

Potência emitida (W)

Eficiência (%)

Descarga Elétrica 100 5,6 5,6

Solda Elétrica 1800 173 9,6

Distribuição das potências e eficiências obtidas

ÓCULOS DE SEGURANÇA ÓCULOS DE SEGURANÇA OBJETO DE ESTUDOOBJETO DE ESTUDO

Os óculos disponibilizados por fornecedores da CPFL Energia:

1) UVEX - Incolor, Astrospec 3000 (S1359C)

2) UVEX – SCT-cinza, Astrospec 3000 (PC S1361)

3) RIO DE JANEIRO – Incolor

4) LEAL – Óculos escuro

5) IRIS SAFETY LTDA – Modelo TOP 1000 24

6) AOSafety – incolor

7) WELD STELL - Verde

Óculos fornecidos pelo grupo de Fotônica (IFSC-USP):

8) BOLLE LASER – YAG B 980-1100

9) UVEX – SCT-Laranja, Ultraspec 2000 CA 8023 (S0360X)

Estudamos o espectro de transmitância (T) e da absorbância (A). Estes parâmetros é que determinam o range de proteção do óculos (comprimento de onda e a intensidade da fonte de luz).

WELD STELL – Verde (%T=6)

Obtivemos uma transmissão de apenas 6 % da energia total do arco.

E com um VLT de 14% que significa necessidade de maior iluminação no ambiente.

Espectro de emissão de uma solda elétrica antes e depois das lentes do óculos (filtrado).

Em azul (tracejado) temos o espectro de transmitância das lentes do óculos WELD STELL.

ÓCULOS DE SEGURANÇA ÓCULOS DE SEGURANÇA TRANSMITÂNCIATRANSMITÂNCIA

UVEX – SCT-cinza (%T=9,8)

Espectro de emissão de uma solda elétrica antes e depois das lentes do óculos (filtrado).

Em azul (tracejado) temos o espectro de transmitância das lentes do óculos UVEX SCT-cinza.

Obtivemos uma transmissão de apenas 9,8% da energia total do arco.

E com um VLT de 15% que significa necessidade de boa iluminação no ambiente.

ÓCULOS DE SEGURANÇA ÓCULOS DE SEGURANÇA TRANSMITÂNCIATRANSMITÂNCIA

ÓCULOS DE SEGURANÇA ÓCULOS DE SEGURANÇA TRANSMITÂNCIATRANSMITÂNCIA

Espectro de emissão de uma solda elétrica antes e depois das lentes do óculos (filtrado).

Em azul (tracejado) temos o espectro de transmitância das lentes dos óculos UVEX SCT-laranja.

Obtivemos uma transmissão de apenas 20% da energia total do arco.

E com um VLT de 45% que significa necessidade de menor iluminação no ambiente.

UVEX – SCT-laranja (%T=20)

ÓCULOS DE SEGURANÇA ÓCULOS DE SEGURANÇA CONCLUSÃOCONCLUSÃO

Uso diurno ou ambientes bem iluminadosOs óculos da WELD STELL – Verde (%T=6) e o UVEX–SCT-cinza, (%T=9,8) oferecem melhor proteção, sendo que o Uvex-SCT-cinza proporciona melhor definição de cor.

Uso noturnoO óculos da UVEX – SCT-laranja oferece razoável proteção para o arco-voltaico (%T=20) mantendo uma boa visibilidade em ambientes com menor nível de iluminamento.

IdealA associação das lentes cinza e laranja, ofereceriam maior grau de proteção, ou seja: por estimativa a transmitância final é de apenas 4 % (%T=4) da radiação total da solda elétrica e sem prejudicar tanto a visibilidade.

Fabricantes e FornecedoresBuscar e aplicar novas tecnologias voltadas às necessidades do

setor elétrico brasileiro.

Empresas do Setor ElétricoAcreditamos que a problemática envolvendo óculos de proteção

contra arco voltaico não é exclusividade da CPFL e disseminar estas informações irá resultar em novas parcerias para a continuidade dos estudos.

FUNCOGEFomentar junto as partes interessadas uma melhor definição de EPI’s

específicos do Setor Elétrico.

Ministério do Trabalho e EmpregoCertificado de Aprovação - CA dos óculos de segurança (específicos

do Setor Elétrico) definindo o grau de proteção.

RECOMENDAÇÕESRECOMENDAÇÕES

Obrigado pela atenção

ESTUDO DE ÓCULOS DE ESTUDO DE ÓCULOS DE SEG. PARA ELETRICISTASSEG. PARA ELETRICISTAS