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Friday, 12 October 2012

Efeito Estroboscópico e a segurança no trabalho

Um estroboscópio consiste num dispositivo óptico que permite estudar e registar o movimento contínuo ou periódico de elevada velocidade de um corpo, com o objectivo de o fazer parecer estacionário. Obtém-se um conjunto de imagens discretas mas que são representativas do percurso que o corpo descreve.
 Esse efeito é conseguido através da alternância entre a iluminação com uma luz intensa e o bloqueamento dessa luz com um diafragma - lâmpada estroboscópica. Quando é utilizado com uma lâmpada estroboscópica permite determinar a frequência de rotação de corpos, pois fazendo coincidir a frequência da iluminação com a do movimento, cada feixe de luz ilumina a mesma fase do movimento, resultando numa aparente imobilidade do corpo em rotação. Se as frequências do estroboscópio e do processo de medição coincidirem, o processo parece estar parado.

Imagine um ambiente completamente escuro em que existe uma lâmpada comum que pisque numa determinada frequência. Se você pedir para uma pessoa caminhar neste ambiente, você só vai conseguir vê-la nos breves instantes em que a lâmpada estiver acesa. Isso significa que você não vai ver a pessoa caminhando mas, vai vê-la como se ela tivesse sido "fotografada" em locais que mudam sucessivamente à medida que ela se desloca no ambiente, conforme mostra a figura abaixo


O movimento da pessoa será então visto de forma descontínua. É exactamente isso que ocorre nos bailes, nas discotecas, etc quando somos iluminados por uma luz que pisca rapidamente. 

Se pedirmos que a pessoa se movimente rapidamente para frente e para trás, repetindo continuamente este movimento, vai chegar o instante em que a lâmpada pisca justamente quando ela estiver na posição A e depois na posição B.
 
 
Como só podemos ver a pessoa nos instantes em que a lâmpada está acesa, a imagem que os nossos olhos terão será interessante: veremos duas pessoas, uma em A e outra em B. Se a pessoa for suficientemente rápida, ela conseguirá alcançar a frequência das piscadas ou centilação da lâmpada de tal forma, que a lâmpada sempre piscará quando ela estiver na posição B.

Teremos então a imagem da pessoa paralisada em B, pois não veremos mais quando ela vai até A e volta (pois isso ocorre no intervalo em que a lâmpada está apagada). Em outras palavras, nestas condições conseguiremos "paralisar" ou "congelar" o movimento da pessoa, mesmo que ela continue se movimento!
 
Persistência Retiniana
 
O efeito que vimos pode ser ainda mais acentuado se considerarmos uma característica da visão humana denominada "persistência retiniana". Nossos olhos não conseguem separar eventos que ocorram num intervalo de tempo menor que 1/10 de segundo. Se uma lâmpada piscar numa freqüência menor que 10 Hz (10 piscadas po segundo ou 1/10 de segundo para cada piscada) distinguiremos perfeitamente estas piscadas. No entanto, se as piscadas forem mais rápidas, não as conseguiremos separar e veremos a lâmpada acesa continuamente.
 
Isso ocorre com a TV em que as imagens estão mudando a razão de 60 ou 50  por segundo, dependendo da frequência do sistema eléctrico – 60 ou 50 Hz,  mas a nossa visão não consegue perceber isso. É como se 60 ou 50 fotos fossem projetadas em cada segundo na tela do televisor. Não conseguimos perceber esta mudança rápidas das "fotos" mas tão somente a mudança de posição dos objectos dando a impressão de movimento.
 
Assim, se no caso da lâmpada que ilumina a pessoa que "vai e vem" as piscadas ocorrerem numa velocidade maior que 10 Hz, veremos a pessoa parada e a lâmpada acesa (sem piscar).
 
Este é o efeito estroboscópico, que pode ser observado em muitos outros casos. Por exemplo, se tivermos uma roda raiada ou uma hélice que gire diante de uma lâmpada que pisca, só veremos os raios nas posições em que a lâmpada está acesa. Se o movimento estiver sincronizado com as piscadas, a roda parecerá parada. Se o movimento tiver uma velocidade um pouco maior do que a das piscadas, a roda parecerá girar para trás.
 
É por este motivo que nos filmes em que aparecem rodas raiadas ou hélices, elas parecem às vezes estar paradas ou girando ao contrário. É a combinação de seu movimento com a velocidade com que sua imagem é captada pela câmera.
 
O efeito estroboscópico é mais frequente nas máquinas rotativas iluminadas com armaduras fluorescentes. 
Quem já não notou o efeito cansativo provocado através dos olhos, quando estamos muito tempo num local iluminado por lâmpadas fluorescentes?

Tal deve-se ao facto da frequência da rede ser de 50 Hz, ou 50 ciclos por segundo, isto é, a tensão de alimentação da rede eléctrica tem uma oscilação muito rápida passando por valores máximos e mínimos 50 vezes por segundo, o que dá 100 passagens por zero, por segundo.
 
Podemos dizer que a lâmpada “apaga-se” 100 vezes por segundo. Não sendo isto totalmente verdadeiro devido à inércia electrónica, o que é facto é que os “nossos olhos” detectam estas oscilações e, se expostos por longos períodos a um ambiente iluminado por lâmpadas fluorescentes, podem levar a dores de cabeça, cansaço visual e outras maleitas.
 
Esses efeitos são realmente prejudiciais a visão, pois causam cansaço visual, pela intermitência da luz, que pode não ser visível aos nossos olhos, mas são captados por nosso cérebro, o que vem causar esse desconforto.

No caso das lâmpadas incandescentes tal efeito não se verifica porque estas lâmpadas funcionam aproveitando o efeito térmico da passagem da corrente eléctrica (que aquece o filamento da lâmpada e assim ilumina) e a inércia térmica (aquecer/arrefecer) é muito maior do que a da excitação dos electrões do gás de uma lâmpada fluorescente, cujo embate contra as paredes da lâmpada, revestidas por uma substância fosforescente, nos fornece a luz.

Mas será que podemos eliminar este efeito?

Bem, totalmente não. Mas há uma maneira de atenuá-lo significativamente. É recomendado o uso de pelo menos duas lâmpadas ligadas em circuitos diferentes ou com reator duplo. Desta forma, a cintilação das lâmpadas passa a ocorrer desfasada, e o efeito estroboscópico anula-se. Aconselhamos pois este tipo de ligação, sobretudo em ambientes fabris e de escritório, onde as pessoas passam muitas horas seguidas.

Outra solução, mais moderna, é utilizar, em vez do arrancador e balastros clássicos, o chamado balastro electrónico, que funcionando em alta frequência, na faixa de 35.000 ciclos, praticamente elimina esse efeito, uma vez que com esta frequência até a menor inércia da excitação dos electrões é suficiente para os nossos olhos e cérebro não notarem e sentirem tão rápidas variações. Desta forma, podemos dizer que as lâmpadas fluorescentes, quando operam com balastro electrónico, não fazem mal à visão. O reverso da medalha é que este tipo de balastro são bastante mais caros que os clássicos arrancador e balastro.

Portanto, sempre que possivel evite a instalação de lampadas causadoras de efeito estroboscópico em oficinas ou locais em que existam máquinas rotativas. Deve sempre instalar equipamentos rotativos com sistema de protecção contra acidentes pessoais e a uma altura considerável. Recomenda-se sempre uma sinalização adequada para zonas com probabilidades de incidentes por efeito estroboscópico.


As lâmpadas flúorescentes, quando não equipadas de uma armadura filtrante, podem exercer um efeito estroboscópico sobre máquinas-ferramenta em movimento, nomeadamente tornos, serras, engenhos de furar etc. Há assim o perigo da cintilação da lâmpada "parar", por exemplo, a rotação de uma serra circular, dando ao operário a ilusão de que ela está estacionária, com todas as consequências que daí adviriam.

A iluminação adequada no local de trabalho é um dos factores mais importantes para um desempenho eficiente das nossas tarefas, para além de que pode evitar muitos acidentes.
 
Actualmente a qualidade do gás e do revestimento no interior das lâmpadas têm sido aprimorada, proporcionando grande melhoria na reprodução das cores e na redução no tamanho das lâmpadas.
 
É importante não só a quantidade de luz mas também a qualidade da luz. Outro factor a evitar no local de trabalho é o encandeamento causado pela luz do sol ou de outra fonte de luz forte.

Contudo, as vezes existe a necessidade de se criar o efeito estroboscópio e para tal devemos utilizar um estroboscópio digital, como por exemplo, o estroboscópio Digital Lutron DT-2269
 
O Estroboscópio Digital Lutron DT-2269 permite que o usuário visualize um objeto em movimento, mesmo em altas velocidades, como se "estivesse parado" (Efeito estroboscópio).

Este instrumento pode operar desde 0,3 até 175 lampejos por segundo, o que representa uma rotação desde 20 até 10500 rpm (Rotação por minuto) podendo ser visualizada instantaneamente através de seu mostrador digital tipo LED de 5 dígitos.

O Estroboscópio Digital Lutron DT-2269 é fabricado com tecnologia totalmente digital microprocessada, não tendo nenhum tipo de ajuste mecânico ou potenciômetro, permitindo um ajuste fácil e preciso através do teclado no painel do equipamento.

A interface de comunicação serial tipo RS-232 possibilita que a leitura atual do mostrador do equipamento seja enviada a um computador para registro ou processamento. 
Mantenha sempre um ambiente seguro em sua casa e no seu local de trabalho
 

Referências:

http://www.estroboscopio.com
http://www.newtoncbraga.com.br

E. Macedo
www.angolapowerservices.blogspot.com

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Luanda, Angola
Consultoria e Prestação Serviços powered by Emméry Macedo - Engenheiro Eletrotécnico, BTECH, BEST CUM LAUDE, pela Durban University of Technology (DUT), Galardoado pelo Institute of Professional Engineering Technologists (IPET), Bacharel em Ciências Matemáticas pela Faculdade de Ciências da Universidade Agostinho Neto de Angola, Professor de Matemática e Física pelo IMNE- Garcia Neto, Professor de Electrόnica de Potência da Universidade Metodista, membro do IET - Institution of Engineering and Technology MIET nº 91651226, membro da Ordem dos Engenheiros de Angola OEA nº 2924, com certificação em ETAP, SKM, HV Switching, SAEP, etc...

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