A Qualidade das fontes de soldagem a arco elétrico e dos processos associados

A soldagem a arco exige um equipamento como fonte de energia ou máquina de soldagem especialmente projetado para esta aplicação e capaz de fornecer tensões e corrente cujos valores se situam, em geral, entre 10 e 40 V e entre 10 e 1.200 A, respectivamente. Desde as últimas décadas do século passado, tem ocorrido um desenvolvimento ou evolução no projeto e construção de fontes para soldagem associados com a introdução de sistemas eletrônicos para o controle nestes equipamentos.

Uma fonte de soldagem a arco é um equipamento que fornece corrente e tensão, com as características exigidas para a soldagem a arco elétrico e os processos associados. Também pode fornecer serviços a outros equipamentos e auxiliares, por exemplo, energia auxiliar, líquido de resfriamento, eletrodo consumível de soldagem e gás para proteger o arco e a área de soldagem.

Assim, uma fonte de energia para soldagem a arco deve produzir saídas de corrente e tensão nos valores desejados e com características adequadas para o processo de soldagem; permitir o ajuste destes valores de corrente e/ou tensão para aplicações específicas; variar a corrente e tensão durante a operação de acordo com os requisitos do processo de soldagem e aplicação.

Adicionalmente, o projeto da fonte precisa atender a outros requisitos tais como: estar em conformidade com exigências de normas e códigos relacionados com a segurança e funcionalidade; apresentar resistência e durabilidade em ambientes fabris, com instalação e operação simples e segura.; possuir controles/interface do usuário de fácil compreensão e uso; quando necessário, ter interface ou saída para sistemas de automação. Para a proteção contra choque elétrico em serviço normal (contato direto), em relação à proteção fornecida pelo invólucro, as fontes de soldagem especificamente projetadas para uso interno devem ter no mínimo grau de proteção IP21S, usando os procedimentos de ensaio e as condições da NBR IEC 60529.

As fontes de soldagem especificamente projetadas para uso externo devem ter um grau de proteção de IP23S mínimo, usando os procedimentos de ensaio e as condições da NBR IEC 60529. As com grau de proteção IP23S podem ser armazenadas, mas não são destinadas a uso externo durante precipitações, a não ser que estejam protegidas por uma cobertura.

O invólucro deve oferecer drenagem adequada. A água retida não pode interferir na operação correta do equipamento ou prejudicar a segurança. A quantidade de água que pode entrar no invólucro não é limitada.

As conexões do circuito de soldagem devem ser protegidas, como especificado na norma técnica. Os controles remotos para fontes de soldagem devem ter no mínimo grau de proteção IP2X, usando os procedimentos e as condições de ensaio da NBR IEC 60529. A conformidade deve ser verificada pelo ensaio descrito a seguir.

Uma fonte de soldagem deve ser submetida ao ensaio de água apropriado, sem ser energizada. Imediatamente após o ensaio, a fonte de soldagem deve ser levada a um ambiente seguro e submetida ao ensaio de resistência de isolação e ao ensaio de rigidez dielétrica. Além disso, o circuito de soldagem deve ser isolado do circuito de alimentação e de todos os outros circuitos que possuem tensão maior que a tensão a vazio permitida da fonte de soldagem, como, por exemplo, os circuitos de alimentação auxiliares, por isolação reforçada ou dupla, ou por meios equivalentes que atendam aos requisitos da norma.

Se outro circuito for conectado ao circuito de soldagem, a energia do outro circuito deve ser fornecida por um transformador de isolação ou por meio equivalente. O circuito de soldagem não pode ser conectado internamente aos meios de conexão para o condutor de proteção externo, o invólucro, a estrutura ou núcleo da fonte de soldagem, exceto, se necessário, por uma rede de supressão de interferência ou por um capacitor de proteção.

Para o ensaio de aquecimento, ao colocar os dispositivos de medição no interior da fonte de soldagem, o único acesso permitido deve ser por meio de aberturas com placas de cobertura, portas de inspeção ou painéis de fácil remoção, providos pelo fabricante. A ventilação na área de ensaios e os dispositivos de medição não podem interferir na ventilação normal da fonte de soldagem ou causar uma transferência de calor anormal para ou a partir dela.

A fonte de soldagem deve ser operada em sua tensão nominal de alimentação, com corrente constante em um ciclo de tempo de (10 ± 0,2) min: com a corrente nominal de soldagem (i2) a 60% e/ou a 100% do ciclo de trabalho, conforme apropriado; com a corrente nominal máxima de soldagem (i2máx.) no ciclo de trabalho correspondente. Se for conhecido que nem o descrito anteriormente, deve-se oferecer o aquecimento máximo, então um ensaio deve ser feito no ajuste dentro da faixa avaliada que oferece o aquecimento máximo.

No caso de uma fonte de soldagem para solda TIG AC com gás inerte estar sendo avaliada, uma carga desbalanceada pode causar aquecimento máximo. Neste caso, um ensaio deve ser executado conforme o Anexo C descrito na NBR IEC 60974-1. A condição de temperatura ambiente deve ser atendida. É possível obter aquecimento máximo na condição sem carga. Os ensaios, se pertinentes, podem ocorrer um após o outro, sem a fonte de soldagem retornar para a temperatura ambiente.

A NBR IEC 60974-1 de 03/2022 – Equipamento de soldagem a arco – Parte 1: Fontes de soldagem é aplicável às fontes de soldagem a arco elétrico e aos processos associados projetados para usos industrial e profissional, e alimentados por uma tensão que não exceda a 1.000 v, alimentados por bateria ou acionados por meios mecânicos. Especifica os requisitos de segurança e desempenho de fontes de soldagem e de sistemas para corte por plasma e não é aplicável às fontes de soldagem de operação limitada e às fontes de corte por plasma que foram projetadas principalmente para uso por leigos e projetadas de acordo com a IEC 60974-6.

Este documento inclui requisitos para as fontes de soldagem alimentadas por bateria e bancos de baterias, os quais são fornecidos no Anexo O. Não é aplicável aos ensaios de fontes de soldagem durante a manutenção periódica ou depois de reparos. Os processos típicos associados são corte a arco elétrico e pulverização a arco e os sistemas de corrente alternada com tensão nominal entre 100 V e 1.000 V são apresentados na IEC 60038:2009, Tabela 1. Não inclui os requisitos de compatibilidade eletromagnética (EMC).

Uma fonte de soldagem a arco é um equipamento para fornecer corrente e tensão, com as características exigidas para a soldagem a arco elétrico e os processos associados. Também pode fornecer serviços a outros equipamentos e auxiliares, por exemplo, energia auxiliar, líquido de resfriamento, eletrodo consumível de soldagem e gás para proteger o arco e a área de soldagem.

Deve ser capaz de fornecer as suas saídas nominais nos ciclos de trabalho nominais, quando as seguintes condições ambientais prevalecerem: faixa de temperatura ambiente: durante a operação: – 10 °C a + 40 °C; umidade relativa do ar: até 50 % a 40 °C; até 90 % a 20 °C; ar ambiente, livre de quantidades anormais de pó, ácidos, gases ou substâncias corrosivas etc., outros que não aqueles gerados pelo processo de soldagem; altitude acima do nível do mar até 1.000 m; base da fonte de soldagem inclinada até 10°.

As fontes de soldagem devem suportar armazenagem e transporte a uma temperatura ambiente de – 20 °C a + 55 °C, sem quaisquer danos às funções ou ao desempenho. Diferentes condições ambientais podem ser acordadas entre o fabricante e o comprador, e a fonte de soldagem resultante é identificada de acordo com essa norma.

Exemplos destas condições são: a alta umidade, vapores excepcionalmente corrosivos, vapor, vapor de óleo em excesso, vibração ou choque anormal, pó em excesso, condições meteorológicas extremas, condições litorâneas ou de navegação incomuns, infestação por pragas e ambiente favorável ao crescimento de mofo. Os requisitos de distância de separação e de distância de escoamento neste documento permitem o uso até 2.000 m acima do nível do mar. Os ensaios devem ser realizados em fontes de soldagem novas, não úmidas e completamente montadas.

O ensaio de aquecimento especificado nessa norma e o ensaio de proteção térmica especificado nessa norma devem ser realizados em ambiente com temperatura de 40 °C (ver tolerâncias nessa norma), com exceção de fontes movidas a motores e equipamento de instalação fixa, os quais devem ser ensaiados conforme a especificação do fabricante. Outros ensaios devem ser realizados a uma temperatura de ar ambiente, de (25 ± 10) °C.

As fontes de soldagem refrigeradas por líquido devem ser ensaiadas com as condições especificadas pelo fabricante. Salvo disposição em contrário, o equipamento deve ser alimentado por uma tensão nominal de alimentação com tolerância de ± 5%.

A precisão dos instrumentos de medição deve ser: instrumentos de medições elétricas: classe I (± 1% do fundo de escala), exceto para a medição da resistência de isolação e ensaio de rigidez dielétrico, em que a precisão dos instrumentos não é especificada, mas deve ser considerada para a medição; termômetro: ± 2 K; tacômetro: ± 1% do fundo de escala. Todas as medições elétricas podem ser realizadas com uma incerteza máxima de medição de 5%.

Os componentes e os subconjuntos que, devido à falha, podem criar um risco, como fontes de alimentação de energia e equipamentos integrados de tecnologia da informação, devem ser utilizados de acordo com seus parâmetros especificados, a menos que uma exceção específica seja feita. Eles devem estar em conformidade com um dos seguintes itens: os requisitos de segurança aplicáveis de uma norma IEC pertinente.

A conformidade com outros requisitos da norma do componente não é exigida. Se necessário para a aplicação, os componentes devem ser submetidos aos ensaios deste documento, exceto quando estes ensaios forem idênticos ou equivalentes aos exigidos para verificar a conformidade com a norma relevante do componente.

Por exemplo, se os componentes atenderem aos requisitos de segurança da IEC 60950-1, mas forem classificados para um ambiente menos severo que o ambiente aplicável descrito nessa norma, eles também devem atender aos requisitos adicionais aplicáveis deste documento. Os requisitos deste documento e, onde for necessário para a aplicação, quaisquer requisitos adicionais de segurança aplicáveis da norma IEC pertinente do componente, se não houver norma IEC aplicável, os requisitos deste documento devem ser obedecidos.

Os requisitos de segurança aplicáveis de uma norma não IEC que sejam pelo menos tão exigentes quanto os da norma IEC pertinente, desde que o componente tenha sido aprovado para a norma não IEC por uma autoridade de ensaios reconhecida. Os ensaios realizados por uma autoridade de ensaios reconhecida, a qual valida a conformidade com os requisitos de segurança não são repetidos, mesmo se os ensaios forem realizados utilizando uma norma não IEC.

A figura abaixo é um fluxograma mostrando os métodos de verificação da conformidade. A conformidade é verificada por inspeção visual e, se necessário, por ensaio.

Clique na figura para uma melhor visualização

A não ser que especificados de outra maneira, os ensaios deste documento são ensaios de tipo. A fonte de soldagem deve ser ensaiada com qualquer acessório que possa afetar os resultados dos ensaios. Todos os ensaios de tipo devem ser executados na mesma fonte de soldagem, exceto onde for especificado que um ensaio deve ser executado em outra fonte de soldagem.

Como uma condição de conformidade, os ensaios de tipo fornecidos a seguir devem ser executados nessa sequência, sem tempo de secagem: inspeção visual geral; resistência de isolação; invólucro; meios de manuseio; resistência à queda; proteção fornecida pelo invólucro; resistência de isolação; rigidez dielétrica; e inspeção visual geral. Os outros ensaios incluídos neste documento e não listados aqui devem ser executados, mas podem ser executados em qualquer sequência conveniente.

Todos os ensaios de rotina devem ser executados em cada fonte de soldagem. Recomenda-se a seguinte sequência: inspeção visual de acordo com a especificação do fabricante; continuidade do circuito de proteção; rigidez dielétrica; tensão a vazio: tensão nominal a vazio por medição apenas, ou se aplicável, tensão nominal reduzida a vazio; ou se aplicável, tensão nominal de comutação a vazio; ensaio para garantir os valores nominais mínimo e máximo de saída, de acordo com essa norma.

O fabricante pode escolher entre carga convencional, carga de curto-circuito ou outras condições de ensaio. Em curto-circuito e em outras condições de ensaio, os valores de saída podem ser diferentes dos

valores de carga convencional. Se especificado pelo projeto, os valores medidos podem ser compensados devido a variações da rede de alimentação.

Para a proteção contra choque elétrico, a maioria das fontes de soldagem se enquadram na categoria de sobretensão III, de acordo com a IEC 60664-1; motossoldadoras se enquadram na categoria de sobretensão II. Todas as fontes de soldagem devem ser projetadas no mínimo para uso em condições ambientais de grau de poluição 3.

Os componentes ou subconjuntos com distância de separação ou distância de escoamento correspondentes ao grau de poluição 2 são permitidos, se o microambiente do componente ou submontagem for melhorado (por meios como filtragem, revestimento, encapsulamento, moldagem), sendo que assim somente a poluição não condutiva ou condutiva temporária ocasional causada por condensação pode ocorrer. Os componentes ou subconjuntos com distância de separação ou distância de escoamento correspondentes ao grau de poluição 1 são permitidos, se eles estiverem totalmente revestidos, encapsulados ou moldados de acordo com a IEC 60664-3.

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