Research on Biomedical Engineering
https://www.rbejournal.org/article/doi/10.4322/rbeb.2012.011
Research on Biomedical Engineering
Original Article

Análise paramétrica de formas de onda GMAW-P para a derivação de valores de exposição humana

Parametric analysis of GMAW-P waveforms for the derivation of human exposure values

Desideri, Daniele; Maschio, Alvise; Mattavelli, Paolo

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Resumo

As diferentes formas de onda de corrente pulsadas, usadas atualmente para soldagem por arco elétrico pulsado com proteção gasosa (GMAW-P), foram analisadas do ponto de vista da exposição humana a campos magnéticos variáveis no tempo. As formas de onda mais comuns apresentadas na literatura (trapezoidal, exponencial e trapezoidal-exponencial combinadas) foram consideradas para a análise paramétrica, e os correspondentes índices de exposição humana, relacionados com a corrente induzida, foram derivados com base nos padrões EM 50444 e EM 50445. Os cálculos foram realizados considerando-se uma densidade de fluxo magnético uniforme perpendicular a um disco com superfície homogênea. Um programa dedicado, escrito em linguagem MATLAB® foi desenvolvido. A análise paramétrica foi realizada variando-se a freqüência de 100 Hz a 400 Hz e o tempo de subida de 10 ms a 500 ms, para todas as formas de onda. A corrente de pico foi fixada em 100 A, com duração de 1 ms, valor escolhido de acordo com a condição de “uma gota por pulso”. Dentre os casos considerados, os índices de exposição humana reduziram à medida que o tempo de subida aumentava, além disso, os resultados mostram que as formas de onda de corrente analisadas possuem impacto similar na avaliação daqueles índices.

Palavras-chave

GMAW-P, Formas de onda de corrente, Índices de exposição humana

Abstract

Different pulsed current waveforms, currently used for pulse gas metal arc welding (GMAW-P), have been analyzed from the point of view of human exposure to time-varying magnetic fields. The most common waveforms presented in the literature (i.e. trapezoidal, exponential and combined trapezoidal-exponential) have been considered for a parametric analysis, and the corresponding human exposure indexes related to induced current have been derived on the basis of the EN 50444 and EN 50445 standards. The calculations have been performed in the hypothesis of uniform magnetic flux density perpendicular to a homogeneous round disk. A specific code in MATLAB® has been developed. A parametric analysis has been performed, varying the frequency from 100 Hz to 400 Hz and the rise time from 10 μs to 500 μs, for all the considered current waveforms. The peak current has been set at 100 A, with a duration of 1 ms, value chosen according to the one droplet per pulse (ODPP) condition. Within the cases considered, as far as the human exposure indexes are concerned, their reduction when the rise time increases was found; moreover, it resulted that the analyzed current waveforms have quite similar impact in the evaluation of these indexes.

Keywords

GMAW-P, Current waveforms, Human exposure indexes
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