Termografia-Curso Bsico de Ter

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CURSO BÁSICO DE

TERMOGRAFIA APLICADA A INDÚSTRIA

Curso de Princípios Básicos da

Termografia ministrado para a TENACE

ENGENHARIA E CONSULTORIA LTDA

– SALVADOR - BA.

SETEMBRO

2008

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SUMÁRIO

APRESENTAÇÃO

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 2/1

2. BREVE HISTÓRICO ........................................................................................................................ 2/2

3. PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DO INFRAVERMELHO ................................................................ 2/3

3.1 O Infravermelho como radiação eletromagnética................................................................ 2/3

3.2 O Corpo Negro e o Corpo Cinza ......................................................................................... 2/3

3.3 Absorção, Reflexão e Transmissão..................................................................................... 3/3

3.3.1 Transmissão e janelas atmosféricas........................................................................ 3/3

3.3.2 O fator Emissividade................................................................................................ 5/3

3.3. Atenuação Atmosférica.............................................................................................. 8/3

4. CÂMERAS INFRAVERMELHAS ..................................................................................................... 2/5

4.1 Com resfriamento Criogênico.............................................................................................. 2/4

4.2 Com resfriamento Termoelétrico ......................................................................................... 3/4

4.3 Componentes básicos de uma câmera infravermelha ........................................................ 3/4

4.4 Óptica .................................................................................................................................. 5/4

4.5 Outros equipamentos .......................................................................................................... 7/4

5. COMO EFETUAR UMA INSPEÇÃO TERMOGRÁFICA ................................................................. 1/5

5.1 Set-up do equipamento....................................................................................................... 3/5

5.2 Level .................................................................................................................................... 4/5

5.3 Span .................................................................................................................................... 6/5

5.4 Vidros e acrílicos ................................................................................................................. 7/5

5.5 Janelas infravermelhas ....................................................................................................... 7/5

5.6 Regras básicas de fotografia .............................................................................................. 11/5

6 APLICAÇÕES ................................................................................................................................ 2/6

6.1 A termografia em sistemas elétricos ................................................................................... 2/6

6.1.1 Fontes de variações de padrões térmicos em sistemas elétricos.................................... 7/6

6.2 A termografia em equipamentos mecânicos ....................................................................... 30/6

6.3 Termogramas de grandes áreas ......................................................................................... 39/6

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6.4 A termografia em sistemas de produção industrial ............................................................. 55/6

6.5 Outras Aplicações................................................................................................................ 58/6

7. COMO DISCRIMINAR O QUE É UM PROBLEMA DO QUE NÃO É .............................................. 2/7

7.1 Consistência ........................................................................................................................ 2/7

8. PROBLEMAS TÍPICOS NA FORMAÇÃO DE IMAGENS ................................................................ 2/8

9. ALGUMAS NORMAS TÉCNICAS APLICÁVEIS.............................................................................. 2/9

9.1 Critérios da IETA ................................................................................................................. 2/9

9.2 Critérios da Industria Nuclear .............................................................................................. 3/9

9.3 Critérios da Marinha Norte-Americana ................................................................................ 3/9

9.4 Critério da temperatura absoluta corrigida combinado com a Posição estratégica do

componente .............................................................................................................................. 4/9

9.4.1 classificação térmica................................................................................................ 4/9

9.4.2 classificação estratégica .......................................................................................... 6/9

REFERÊNCIAS

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APRESENTAÇÃO

O presente curso tem por finalidade trazer aos seus participantes os conhecimentos

básicos sobre TERMOGRAFIA e, principalmente, apresentar algumas formas de como

PENSAR no Infravermelho. Aparentemente a Termografia apenas apresenta uma imagem dos

objetos do cotidiano vistos pelo Infravermelho. Mas esse pensamento é enganoso e, para

avaliar corretamente uma imagem gerada por um termovisor, é necessário que se aprenda a

ver com outros olhos o que se está habituado a ver apenas na luz visível. Os requisitos

mínimos para a interpretação confiável de uma imagem térmica são, a qualidade do termovisor

e o preparo do operador. Sem esses dois itens, a margem de erro torna-se muito grande e a

própria termografia tem sofrido alguns revezes na credibilidade devido a equipamentos de

baixa resolução – e por isso mesmo mais baratos – e mão de obra pouco qualificada.

No infravermelho, muitas coisas são diferentes. Paredes com a mesma temperatura não

tem cantos, vidros e acrílicos são opacos, alguns objetos “brilham” sem motivo aparente

enquanto outros se apresentam escuros e até “invisíveis”. Simples orifícios aparecem mais

“claros” que a parede onde estão incrustados. A escuridão não é escura e a luz do dia às vezes

mais atrapalha do que ajuda.

Quando falamos de imagens térmicas, é necessário pensar: o que estou vendo? O que

está acontecendo ali agora? Que tipo de fenômeno está acontecendo nisso que estou vendo?

Como deveria ser o perfil térmico desse fenômeno se ele ocorresse normalmente? Se não está

dessa maneira esperada, então o que está acontecendo?

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Esse “pensar no térmico” é o objetivo final desse curso.

Bom proveito!

Mario Cimbalista Jr.

Eng. Eletricista CREA – 8ª Região 8175-D

Especializado em Termografia desde 1979

Fundador da Thermotronics em 1987

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CAPÍTULO I

INTRODUÇÃO

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1. INTRODUÇÃO

Se consultarmos o Aurélio, podem-se encontrar duas definições para a Termografia:

Termografia: [De term(o)- + -grafia.]

1. Sistema de imprimir pequenas chapas, pelo qual a impressão tipográfica normal adquire

relevo mediante pulverização com resina, que adere à tinta fresca e intumesce por

aquecimento na estufa a que são levadas às folhas em esteira de velocidade regulável; relevo

tipográfico.

2. Radiol. Método de diagnóstico de certas doenças, como tumores de seio, mediante utilização

de registro fotográfico, feito por câmara de infravermelho, das temperaturas da superfície do

corpo, com base na irradiação infravermelha dele emanada.

Já o Houaiss define:

Termografia: Datação, 1877 cf. MS

Acepções

Substantivo feminino

1. Técnica de registro gráfico das temperaturas de diversos pontos do corpo por detecção da

radiação infravermelha por ele emitida, utilizada, esp. em medicina, no diagnóstico de tumores

da mama

2. Rubrica: artes gráficas. Designação comum a todos os processos de impressão que envolva

o emprego de calor, esp. o processo pelo qual se transmite relevo à impressão tipográfica

normal, pulverizando-a com resina que, aderindo à tinta fresca, funde-se e intumesce por

aquecimento em estufa especial.

78 Etimologia term(o)- + -grafia; f.hist. 1877 thermographía; a datação é para a acp. de gráf

Vemos assim que, apesar de mais próximas da realidade, ambas definições contém

referências restritas unicamente à aplicação médica da Termografia. Expandindo essa

definição então teríamos:

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CAPÍTULO II

BREVE HISTÓRICO

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2

2. BREVE HISTÓRICO

Sir William Herschel, (Fig.1) um astrônomo inglês, descobriu o Infravermelho em 1801.

Como era típico dos cientistas daquela época, Herschel construía seus próprios telescópios

ficando, portanto, bastante familiarizado com lentes e espelhos.

Sabendo que a luz solar continha todas as cores do espectro,

e que era também uma fonte de calor, Herschel queria descobrir

qual era, ou quais eram as cores responsáveis pelo aquecimento

dos objetos. Para isso, idealizou um experimento usando um

prisma, papelão e termômetros com bulbos pretos onde mediu as

temperaturas das diferentes cores (Fig. 2) . Herschel observou um

aumento de temperatura à medida que movia o termômetro de

violeta para o vermelho no

espectro criado pela luz do

Sol atravessando o prisma. Diz a lenda que ao terminar

sua experiência, ele colocou o termômetro “abaixo” do

vermelho e notou que, mesmo

fora do alcance dessa cor, o

termômetro aquecia mais que

sob o vermelho. Descobriu assim

que a temperatura mais quente

ocorria, de fato, além da luz

vermelha (Fig. 3).

A radiação que causou esse aquecimento não era visível e

Herschel denominou essa radiação invisível como “raios caloríficos”.

Hoje, é conhecida como radiação infravermelha ou simplesmente

Infravermelho.

Fig.1 Sir Willian Herschel

Fig.2 Experiência com as côres

Fig.3 Temperatura das côres

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CAPÍTULO III

PRINCIPIOS FUNDAMENTAIS DO INFRAVERMELHO

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3. PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DO INFRAVERMELHO

3.1 O Infravermelho como radiação eletromagnética

O Infravermelho é simplesmente calor irradiado como radiação eletromagnética

(Fig. 4) proveniente da agitação molecular de qualquer objeto que esteja acima do zero

Absoluto (-273,15 ºC). Assim como a luz visível e demais fenômenos do mesmo tipo, o

Infravermelho está sujeito às mesmas leis de incidência, reflexão, transmissão e absorção

sendo que difere apenas pela maneira como interage com os objetos à sua volta.

3.2 O Corpo Negro e o Corpo Cinza

O objeto perfeito em termos de irradiação é o chamado Corpo

Negro (Fig. 5) que emitiria 100% da radiação que lhe atinge a

superfície vinda de dentro. Da mesma forma, por ser um irradiador

perfeito, o Corpo Negro teria também de absorver toda a radiação que

lhe chega. No entanto, esse Corpo Negro é uma construção teórica

Fig.4 Radiação Eletromagnética.

Fig.5: Corpo Negro.

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CAPÍTULO IV

CÂMERAS INFRAVERMLEHAS

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4. CÂMERAS INFRAVERMELHAS

Atualmente no mercado mundial existem basicamente dois tipos de câmeras

infravermelhas: as que utilizam algum tipo de resfriamento criogênico e as que utilizam um

resfriamento por efeito termoelétrico. A necessidade de resfriamento se explica pela

necessidade da existência de uma câmara “escura” para que a imagem térmica possa se

formar. Fazendo uma correlação com as câmeras fotográficas, vemos que é necessário para o

registro fotográfico, que uma câmera tenha um local onde não está presente o que ela queira

registrar. Nesse caso específico da câmera fotográfica, há uma câmara escura, onde não entra

luz. Nos tempos dos filmes químicos, era comum o erro de abrir-se a tampa da máquina e

“velar” o filme, permitindo que se entrasse luz na câmara escura, e perdendo-se todas as fotos.

Similarmente, para a detecção do Infravermelho, que é substancialmente calor, há a

necessidade de uma câmara fria, contra a qual possam ser registradas variações do calor

incidente.

4.1 Com Resfriamento Criogênico

As câmeras com resfriamento criogênico propiciam imagens extremamente nítidas (pois

podem ter uma distância muito pequena entre os pixels nos sensores formadores de imagem),

tem um tempo de resposta muito rápido (devido à grande troca de calor entre o sensor e o

liquido refrigerante) e são extremamente sensíveis, chegando hoje a 20 mK (mili Kelvins).

Como desvantagem implicam ou na substituição freqüente do líquido de resfriamento –

normalmente nitrogênio liquido, ou na manutenção e eventual substituição da micro-bomba de

compressão do liquido, que nesse caso pode chegar ao Hélio líquido. São câmeras que

apresentam características adequadas por exemplo, à inspeção em fornos petroquímicos

devido às partículas e gases dissolvidos nessa atmosfera, ao uso astronômico e ao uso multi-

frequencial (ondas longas e curtas simultaneamente).

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CAPÍTULO V

COMO EFETUAR UMA INSPEÇÃO

TERMOGRÁFICA

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CAPÍTULO VI

APLICAÇÕES

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CAPÍTULO VII

COMO DISCRIMINAR UM PROBLEMA

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CAPÍTULO VIII

PROBLEMAS NA FORMAÇÃO DE IMAGENS

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8. PROBLEMAS TÍPICOS NA FORMAÇÃO DE IMAGENS

Ao apontar um termovisor sobre um objeto qualquer, alguns cuidados devem ser

observados:

A. Como é a superfície sob observação? A emissividade é alta? Há reflexos?

B. Como está a temperatura ambiente? Qual a sua influência no objeto observado?

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CAPÍTULO IX

NORMAS TÉCNICAS APLICÁVEIS

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