Ensaios Não Destrutivos: História e Métodos

Prévia do material em texto

<p>Inspeção e Ensaios Não destrutivos</p><p>· História dos Ensaios Não Destrutivos (END):</p><p>Os ENDs surgiram como resposta a desastres industriais e para avaliação da saúde humana, com eventos como explosões de caldeiras em meados do século XIX, que causou ferimentos e mortes aos trabalhadores, bem como um grande descarrilhamento de trem nos EUA, em meados do século XIX, que foi responsável pelo desenvolvimento do método das partículas magnéticas ou correntes de indução/campos magnéticos.</p><p>A descoberta dos raios-X ao acaso, em 1895 por Wilhelm Roentgen, foi um marco para a inspeção de materiais, especialmente após a Primeira Guerra Mundial e para a área da medicina.</p><p>A Segunda Guerra Mundial impulsionou o desenvolvimento de novas técnicas, como líquidos penetrantes (LP) – incapaz de detectar defeitos subsuperficiais - e ultrassom, sendo usadas para inspecionar materiais, equipamentos militares e na aeronáutica. Cabe ressaltar após a segunda guerra o uso de métodos como o das correntes parasitas (Eddy Current) e o método da endoscopia ou e inspeção por boroscopia.</p><p>· Os ENDs no Brasil</p><p>O professor Paulo Gomes de Paula Leite (1920-2007) foi pioneiro e decano na área de END no Brasil, tendo iniciado o uso de Raios X para inspeção de equipamentos, além de disseminador desses conhecimentos para várias instituições públicas e privadas. Em 1963 tem-se a primeira empresa dedicada ao emprego de END no Brasil, a Metaltest Cia. Brasileira de Ensaios Industrial, em São Paulo.</p><p>· Resumo dos métodos</p><p>· Métodos de Partículas Magnéticas (PM):</p><p>A técnica de PM é usada para detectar descontinuidades superficiais e subsuperficiais em materiais ferromagnéticos, como o ferro, o cobalto e quase todos os tipos de aço, sendo relativamente simples e fácil de ser realizado.</p><p>Baseia-se na distorção de linhas de campo magnético causada por falhas no material, que atraem partículas magnéticas e revelam defeitos na estrutura, como trincas, porosidade e inclusões.</p><p>Os campos de fuga do fluxo magnético promovem o aparecimento de polos magnéticos, capazes de atrair partículas magnetizáveis para esta região, revelando-as. Somente ocorre quando existe uma diferença na continuidade das características magnéticas do material base inspecionado, possuindo grande sensibilidade de detecção. Pode ser revelado pela presença do acúmulo de partículas, ao adicionar partículas magnéticas encontradas na forma de pó, em pasta ou dispersas em líquido.</p><p>As partículas magnéticas podem ser aplicadas em via seca ou úmida, dependendo do meio ao qual as partículas foram aplicadas, sendo a via seca mais indicada para descontinuidades abaixo das superfícies (2,5 mm), acomodadas pelo ar, e a via úmida para falhas menores, possuindo maior sensibilidade, visto que as partículas estão dispersas em líquidos, exigindo constante agitação para homogeneidade, podendo ser fluorescente ou visível.</p><p>· Magnetização e Desmagnetização:</p><p>A magnetização é gerada por uma corrente elétrica que tanto pode passar por dentro da peça, quanto por fora dela (indução). As fontes de corrente elétrica são a corrente contínua, a corrente alternada e a corrente alternada retificada.</p><p>Existem métodos de magnetização como longitudinal (descontinuidades transversais), circular ( detecção de descontinuidades longitudinais) e multidirecional ( descontinuidades com diversas orientações), utilizados de acordo com a geometria da peça, utilizando três tipos de equipamento: bobina, yoke e condutor central.</p><p>A desmagnetização é necessária para evitar problemas em processos posteriores, como usinagem e soldagem, removendo o magnetismo residual. As técnicas de desmagnetização são várias e todas baseadas no princípio de que submetendo a peça a um campo magnético que é continuamente invertido e gradualmente reduzido a zero, a peça será desmagnetizada</p><p>· Vantagens e Limitações da Técnica PM:</p><p>Vantagens: método rápido, simples, barato, eficiente no controle de materiais ferrosos e sensível à detecção de falhas superficiais e subsuperficiais.</p><p>Limitações: aplica-se apenas a materiais ferromagnéticos, pode exigir a desmagnetização após a inspeção e não é indicado para peças com geometria complexa.</p><p>· História e Conceito das Correntes Parasitas (Eddy Current):</p><p>O fenômeno das correntes parasitas foi descoberto por Jean Bernard Léon Foucault em 1855, observando que correntes elétricas surgiam em materiais condutores quando submetidos a campos magnéticos variáveis.</p><p>As correntes parasitas são correntes induzidas dentro de um condutor devido à variação do campo magnético, utilizadas em ensaios para avaliar a integridade de materiais condutores.</p><p>· Fundamentos do Método:</p><p>O método consiste em aplicar um campo magnético variável através de bobinas em uma peça condutora, gerando correntes parasitas. A interação dessas correntes com o material permite avaliar suas propriedades elétricas, magnéticas e a presença de descontinuidades.</p><p>A técnica pode detectar falhas, avaliar espessura de materiais e revestimentos, e medir propriedades elétricas.</p><p>· Vantagens:</p><p>O método fornece resultados imediatos.</p><p>Equipamentos portáteis, alimentados por baterias.</p><p>Alta sensibilidade para detecção de variações nas propriedades do material.</p><p>Adequado para inspeção automatizada e remota em grandes estruturas, como tubulações e geradores.</p><p>· Limitações:</p><p>Aplicável apenas a materiais eletricamente condutores.</p><p>A profundidade de penetração das correntes parasitas é limitada (geralmente menos de 6 mm). É sensível a variações de permeabilidade magnética e condutividade, o que pode mascarar descontinuidades menores.</p><p>· Aplicações Práticas:</p><p>Inspeção de tubulações em trocadores de calor, sistemas de petróleo e gás, e inspeção de rodas de aeronaves.</p><p>Medição de espessuras de revestimentos e detecção de corrosão e rachaduras em materiais.</p><p>· Sondas Utilizadas:</p><p>As sondas variam em forma e tamanho, dependendo da aplicação. Podem ser sondas superficiais, de "lápis" ou "caneta", usadas para geometrias complexas.</p><p>Sondas podem ter um único enrolamento ou dois em arranjo diferencial para comparação entre áreas adjacentes e maior sensibilidade.</p><p>· Tecnologia e Inovações:</p><p>O método Eddy Current evoluiu com tecnologias digitais e sensores multicanais, permitindo inspeções mais precisas e tridimensionais de estruturas complexas.</p><p>Este método é amplamente utilizado em setores industriais, como aeronáutica, energia e petroquímico, pela sua capacidade de realizar inspeções rápidas e confiáveis em materiais metálicos.</p><p>· Introdução à Emissão Acústica:</p><p>O arquivo enviado trata da técnica de Emissão Acústica (EA), um método de Ensaios Não Destrutivos (END). A técnica monitora anomalias em materiais e estruturas por meio de sensores que captam ondas acústicas geradas por processos como trincas, corrosão, vazamentos, entre outros.</p><p>A EA é usada para detectar defeitos em materiais, como trincas e corrosão, através de ondas acústicas geradas por descontinuidades. Os sensores captam as ondas mecânicas e um software processa os dados para identificar o tipo e a localização das falhas.A EA oferece vantagens como a inspeção contínua e em tempo real, além de ser minimamente invasiva.</p><p>· Princípios da EA:</p><p>A EA ocorre quando há uma rápida liberação de energia acumulada no material, resultando na geração de ondas acústicas.</p><p>As fontes de EA podem ser deformação plástica, trincas, corrosão, vazamentos, fluxo turbulento, descargas parciais, entre outras.</p><p>· Vantagens e Limitações:</p><p>Vantagens incluem a capacidade de monitoramento em tempo real e a inspeção de grandes áreas.</p><p>A técnica é mais eficaz quando utilizada em materiais homogêneos, e sua precisão pode ser afetada por ruídos e interferências externas.</p><p>· Tipos de Ondas e Propagação:</p><p>As ondas podem ser longitudinais, transversais, de Rayleigh, de Lamb e de Love, variando conforme a sua direção e modo de propagação no material.</p><p>A propagação das ondas pode ser influenciada por fatores como densidade do material e interferências entre ondas.</p><p>· Aplicações e Parâmetros:</p><p>A EA é usada em diversos setores, como na inspeção de vasos de pressão, tubulações</p><p>e componentes estruturais.</p><p>Parâmetros como amplitude, contagem de picos, energia e frequência são utilizados para caracterizar e avaliar os sinais captados.</p><p>· Equipamentos e Sensores:</p><p>A técnica envolve o uso de sensores piezoelétricos, amplificadores e filtros para processar e interpretar os sinais acústicos.</p><p>Filtros digitais e analógicos são aplicados para reduzir ruídos e focar nas frequências de interesse.</p><p>· Termografia Infravermelha</p><p>O documento é uma coletânea sobre a termografia infravermelha, uma técnica de inspeção baseada na detecção da radiação infravermelha emitida por objetos. A termografia é utilizada em diversas áreas, como elétrica, mecânica, construção civil, medicina, entre outras. O texto oferece uma visão abrangente do desenvolvimento histórico da termografia, desde a descoberta da radiação infravermelha até as aplicações modernas. Ele detalha os equipamentos usados, a evolução da tecnologia, além das diferentes técnicas de termografia ativa e passiva e suas respectivas aplicações. O documento também discute as limitações, como os efeitos do ambiente na precisão das medições e a importância da calibração dos equipamentos.</p><p>A termografia infravermelha é uma técnica não destrutiva que captura e visualiza a radiação infravermelha emitida por um objeto, convertendo-a em uma imagem visível chamada termograma. Essa radiação infravermelha, que não pode ser percebida pelo olho humano, é gerada por qualquer corpo cuja temperatura esteja acima do zero absoluto (-273,15°C ou 0 K).</p><p>· Princípios Básicos</p><p>A técnica baseia-se no princípio físico de que a quantidade de radiação infravermelha emitida por um corpo é diretamente proporcional à sua temperatura. Portanto, quanto mais quente é um objeto, maior a quantidade de radiação infravermelha que ele emite. A termografia infravermelha permite detectar essas variações de temperatura e apresentá-las em imagens coloridas ou em escala de cinza, onde diferentes cores ou tons indicam diferentes temperaturas.</p><p>· Termografia Ativa e Passiva</p><p>Existem dois tipos principais de termografia: ativa e passiva.</p><p>Termografia Passiva: Nessa modalidade, o objeto a ser inspecionado já apresenta naturalmente uma diferença de temperatura perceptível, como no caso de máquinas que apresentam superaquecimento. Não há necessidade de uma fonte externa de calor. Esse modelo é bastante utilizado em diagnósticos de manutenção preditiva em equipamentos elétricos e mecânicos.</p><p>Termografia Ativa: Nesse caso, uma fonte externa de calor é aplicada ao objeto para criar um contraste térmico, o que facilita a detecção de falhas ou descontinuidades internas. Esse método é utilizado em situações em que a diferença de temperatura não é naturalmente significativa e inclui variantes como termografia pulsada e termografia de fase pulsada.</p><p>· Aplicações</p><p>A termografia infravermelha tem uma ampla gama de aplicações devido à sua capacidade de medir temperaturas sem contato direto, o que a torna ideal para áreas onde o acesso físico é limitado ou onde medições de temperatura direta poderiam ser arriscadas.</p><p>Manutenção Preditiva: Utilizada para identificar pontos de superaquecimento em equipamentos elétricos, motores, transformadores e painéis elétricos. A detecção precoce de falhas por meio da termografia pode evitar paradas inesperadas e prolongar a vida útil dos equipamentos.</p><p>Construção Civil: Identifica falhas de isolamento, vazamentos de ar, infiltrações de água, e outras anomalias térmicas em edifícios, ajudando a melhorar a eficiência energética.</p><p>Medicina: Na área médica, a termografia é usada como uma técnica não invasiva para detectar inflamações, problemas vasculares, cânceres (como o de mama), e outras condições que causam alterações na temperatura da pele.</p><p>Indústria Aeroespacial: Aplicada para detectar falhas em componentes estruturais durante a fabricação ou manutenção de aeronaves, garantindo maior segurança operacional.</p><p>Processos Industriais: Monitora em tempo real processos como soldagem, controle de reatores e torres de refrigeração, além de inspecionar revestimentos refratários de fornos e a integridade térmica de materiais.</p><p>· Equipamentos e Tecnologias</p><p>Os dispositivos usados para capturar imagens térmicas são chamados de termovisores. Esses dispositivos possuem detectores sensíveis à radiação infravermelha que convertem as emissões térmicas em sinais elétricos e, por meio de um software, geram imagens visíveis.</p><p>As câmeras termográficas são classificadas com base em sua resolução, sensibilidade térmica e faixa de comprimento de onda, como:</p><p>Câmeras de Ondas Curtas (SWIR): Usadas em comprimentos de onda de 2 a 5 µm, ideais para inspeções em equipamentos de alta tensão.</p><p>Câmeras de Ondas Longas (LWIR): Operam em comprimentos de onda entre 8 a 14 µm, adequadas para detectar aquecimento em equipamentos de baixa tensão.</p><p>· Vantagens e Limitações</p><p>Vantagens:</p><p>Não intrusiva: Não precisa de contato direto com o objeto inspecionado.</p><p>Segurança: Permite inspeções à distância, evitando a exposição a áreas perigosas ou de alta tensão.</p><p>Velocidade: As imagens térmicas são geradas em tempo real.</p><p>Versatilidade: Pode ser aplicada em diversas áreas industriais, médicas e científicas.</p><p>Limitações:</p><p>Custo: O equipamento pode ser caro, especialmente câmeras de alta resolução e sensibilidade.</p><p>Influência ambiental: Fatores como vento, chuva, poeira e sujidade na superfície podem distorcer as leituras de temperatura.</p><p>Profundidade limitada: A técnica é mais eficaz para detectar falhas superficiais e subsuperficiais, mas tem limitações em grandes espessuras de material.</p><p>· Considerações Finais</p><p>A termografia infravermelha é uma técnica poderosa e versátil que, quando bem aplicada, oferece uma visão detalhada de variações térmicas que podem revelar falhas antes mesmo que se tornem visíveis a olho nu ou causem falhas críticas em sistemas. Devido às suas características de segurança, precisão e rapidez, ela continua a ganhar popularidade em setores que dependem da inspeção e manutenção preditiva.</p><p>image1.png</p><p>image2.png</p>