Termografia: Conceito, Funcionamento e Utilização

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Termografia
Universidade Santa Cecília
Nomes/RA:
Alan Bernardino - 104864	
Carlei Corrêa - 100701
Carlos da Silva - 26912
Claudio Carvalho 105155
Denis – 102230
Disciplina: Materiais Elétricos 
Professor: José Abbud
Sumário
Introdução........................................................................................................pág.03
Conceito.............................................................................................................pág.05
Funcionamento..................................................................................................pág.05
Utilização...........................................................................................................pág.07
Benefícios..........................................................................................................pág.08
Normas Técnicas.............................................................................................pág.10
Conclusão............................................................................................................pág.13
Referências Bibliográficas............................................................................pág.14
Introdução
Nos tempos mais remotos da história os antigos médicos e filósofos gregos fascinaram-se com o reconhecimento da relação entre o calor e a vida. Eles tentavam perceber os meios pelos quais o calor era liberado pelo corpo. 
Hipócrates (400 A.C) verificou que havia variações de temperatura em diferentes lugares do corpo humano, obtendo a confirmação por um experimento científico que observava qual a zona que endurecia primeiro utilizando uma cobertura de lama, esta foi à técnica que fez nascer a Termografia.
O astrônomo alemão Friedrich Wilhelm Herschel (1738-1822), descobriu o infravermelho em meados de 1800. Sabendo que a luz solar continha todas as cores queria descobrir quais eram responsáveis pelo aquecimento dos objetos. Arquitetou então um experimento usando um prisma, papelão e termômetros com bulbos pretos onde mediu as temperaturas das diferentes cores. Herschel observou um aumento de temperatura à medida que movia o termômetro de violeta para o vermelho no espectro (figura imaginária) criado pela luz do sol atravessando o prisma. A radiação que causava esse aquecimento não era visível onde foi dado o nome de radiação invisível (raios caloríficos) conhecida hoje como radiação infravermelha.
A energia infravermelha é uma onda invisível que possui comprimento de onda muito longo para ser detectado pelo olho humano. O que se percebe por calor é justamente essa energia térmica. A luz visível ao olho humano está no intervalo de 0,4 μm até 0,7 μm do comprimento de onda espectro eletromagnético (conjunto de ondas eletromagnéticas de todas as frequências), o intervalo do infravermelho está logo em seguida com comprimento de onda de 0,7 μm até 1mm. No espectro eletromagnético os infravermelhos se subdividem em infravermelhos curtos (0,7-5 μm), infravermelhos médios (5-30 μm) e infravermelhos largos (30-1000μm). Ao contrário do calor que é percebido por seres humanos, na medição infravermelha, todo objeto que possua uma temperatura acima do zero absoluto emite calor, mesmo um objeto frio como exemplo um cubo de gelo que também emite radiação infravermelha. Quanto mais alta a temperatura de um objeto maior a radiação infravermelha emitida onde a técnica de mapeá-la é vista em sinal visível ao olho humano denominada de Termografia infravermelha.
A Termografia, utilizada como técnica é um dos métodos mais avançados de testes não destrutivos existentes para diagnóstico que permite a visualização e verificação instantânea do comportamento térmico de objetos. O uso de um conjunto de instrumentos sensíveis à radiação infravermelha (termovisores e radiômetros) permite visualizar o perfil térmico e medir as variações de calor emitido pelas diversas regiões da superfície de um corpo sem a necessidade de contato físico com componentes energizados. 
Esta técnica permite medir à distância e a temperatura de cada ponto de um componente ou de sistemas elétricos, respectivamente permite mostrar uma representação visual dessa temperatura. A inspeção termográfica é feita através da análise da energia térmica (movimento por meio de calor), emitida por algum equipamento ou sistema elétrico. Problemas de temperatura elevada são muitas vezes indicadores de falha de um determinado componente, seja por fadiga ou alteração do sistema.
Câmeras de Termografia empregam um sistema óptico para captar e focalizar a energia infravermelha capturada pelo sistema da cena para o detector do aparelho. O detector é sensível à energia na porção infravermelha do espectro eletromagnético e converte essa energia em um sinal elétrico proporcional, o qual é então amplificado. Esse sinal amplificado é enviado para um processador de vídeo e em seguida para um monitor de visualização, similar a um tubo de raios catódicos ou um visor de cristal líquido chamado viewfinder, podendo ser manipulado numa variedade de maneiras para propósitos de interpretação. A imagem mostrada no viewfinderé um mapa de temperatura no qual as suas variações em níveis de cinza ou cores correspondem às diferenças de energias radiantes.
Seu principal objetivo e prevenir falhas e prolongar o tempo útil operacional do sistema. Para a realização da Termografia não é necessário o desligamento de máquinas e equipamentos elétricos. O que ocasiona uma redução de 20% a 50% nos custos de manutenção da empresa em questão que opta por este método.
Conceito
É uma técnica de manutenção preditiva que através da inspeção termográfica em sistemas/componentes elétricos, mecânicos e de processos é executada com a emissão de relatórios técnicos indicando as anormalidades operacionais e suas respectivas ações corretivas para o caso, esboçando com os respectivos termogramas os registros fotográficos que tem o intuito de distinguir áreas com diferentes temperaturas do componente elétrico, permitindo também a visualização da luz dentro do espectro infravermelho.
Funcionamento
ATermografia é realizada com os equipamentos e sistemas em funcionamento, permitindo a formação do perfil térmico dos equipamentos e componentes nas condições normais sem interromper seu processo, permitindo a determinação de temperaturas e a distribuição de calor em componentes ou equipamentos de processos a partir da radiação de raios infravermelhos emitida pelos mesmos. 
Primeiramente é realizada a varredura qualitativa das instalações, com o termovisor, para formar a imagem térmica do equipamento analisado, detectando pontos quentes, mas para a formação de uma imagem térmica, temos que ter diferenças temperatura, se apresentarmos uma superfície com temperatura constante não aparecerá nenhuma imagem.
Conse	quentemente é realizada a medição de temperatura dos pontos relevantes com o radiômetro (termômetro infravermelho), para classificação em um critério elétrico.
E por fim confeccionado o termograma que é um gráfico de temperatura (imagem térmica) registrada pelo termovisor no momento da inspeção, que consegue apresentar com exatidão o local do aquecimento, dessa forma a confecção de fotografias reais digitais e de termogramas digitais podem identificar pontos relevantes, falhas potenciais antes que as mesmas ocorram, isso porque a maior parte dos equipamentos elétricos apresenta diferenças térmicas antes de uma manutenção podendo resolver o problema sem muitos prejuízos.
Portanto a câmera de termovisão transforma uma radiação infravermelha invisível ao olho humano em uma imagem visível. Detecta a energia emitida por um objeto, modifica a frequência da energia recebida e produz uma imagem correspondente ao componente elétrico ou sistema em questão.
Finalizada a inspeção com o equipamento são anotadas em um relatório a temperatura do componente, a temperatura do ambiente, a temperatura máxima admissível do componente, a carga nominal e a carga do componente no momento da medição.
A inspeção tem que ser realizada comprofissionais altamente qualificados e com um excelente equipamento, no momento em que é efetuada a inspeção do componente elétrico, o inspetor realiza uma rigorosa seleção preliminar para determinar se ele se encontra em situação normal ou não. Nesse caso, será registrado para posterior diagnóstico e informado no relatório entregue a empresa/cliente.
Normalmente, o período entre as inspeções é determinado levando-se em consideração diversos pontos entre eles: Há quanto tempo foi realizada aquela instalação, poeira e o ambiente em que se encontra (ambiente agressivo). Também é possível determinar a frequência ideal, quando a execução das inspeções já vem sendo realizada de forma regular, com base nos pontos críticos encontrados nas últimas inspeções, podendo apresentar sua periodicidade diminuída, no caso de serem encontrados vários pontos críticos, ou aumentada, no caso de nenhum ponto crítico ser encontrado nas últimas inspeções.
Assim, através da técnica de Termografia fica extremamente fácil a localização de pontos quentes ou frios, pela interpretação dos termogramas, que nos permitem detectar temperaturas que vão de -20°C a 1500°C.
Utilização
 A busca pela redução de falhas catastróficas e dos prejuízos associados tem impulsionado a utilização da Termografia em diversas áreas.
A Termografia infravermelha pode ser uma ferramenta essencial na manutenção preditiva de torres de energia, transformadores, linhas de transmissão, instalações elétricas, entre diversos equipamentos elétricos, meteorologia e até na área médica. Programas de manutenção preditiva que utilizam Termografia podem ajudar na localização rápida e precisa de falhas em sua fase inicial para correção do problema. Não podendo deixar de citar o custo-benefício da Termografia que a faz tanto atraente no aspecto econômico.
A Termografia pode ser aplicada de várias formas, como por exemplo: 
Manutenção preditiva dos sistemas elétricos de empresas geradoras;
Verificação de refratários em fornos;
A medição de variação de temperatura em rolos de papel;
Laminações;
Distribuidoras e transmissoras de energia elétrica;
Monitoramento de sistemas mecânicos como rolamentos e mancais;
Vazamentos de vapor em plantas industriais;
Análise de isolamentos térmicos e refratários;
Monitoramentos de processos produtivos do vidro e de papel;
Acompanhamento de performance de placas e circuitos eletrônicos;
Pesquisas científicas de trocas térmicas, entre outras possibilidades. 
Por se tratar de um recurso tecnicamente viável, são muitas as possibilidades em que a Termografia pode ser aplicada. São muitas as áreas também. Dentre elas, podemos citar a: Indústria Automobilística, a Indústria Aeronáutica, a Indústria Química e a Indústria Siderúrgica.
Indústria Automobilística: Comportamento de pneumáticos e sistemas de refrigeração;
Indústria Aeronáutica: É utilizada no ensaio de materiais compostos para se detectar dupla laminação ou outros tipos de rupturas. Pontos quentes, assim como falhas de coesão em componentes elétricos e eletrônicos;
Indústria Química: controle de reatores, de torres de refrigeração e otimização de processos;
Indústria Siderúrgica: Na Siderurgia tem aplicação no levantamento do perfil térmico dos fundidos durante a solidificação, na inspeção de revestimentos refratários dos fornos. 
Benefícios
Manutenção Preditiva: Permite antecipar danos que possam causar elevados custos de manutenção corretiva.
Estoques: A prevenção de problemas em potencial permite o baixo investimento na estocagem e aumenta a confiabilidade do sistema de trabalho, reduzindo os itens em almoxarifado. Adverte problemas em potencial, o que permite maior segurança na estocagem de produtos.
Consumo de energia: Permite corrigir problemas que causam perda e consumo de energia em excesso.
Tempo: inspeção de uma grande quantidade de equipamentos em curto período de tempo;
Avaliação das cargas nos painéis: Fácil diagnóstico durante o funcionamento do equipamento;
Apoio à equipe de manutenção: Avaliação da qualidade de serviços executados;
Planejamento: Permite um prévio planejamento antes da conclusão do serviço poupando tempo;
Vida Útil: A sua aplicação prolonga a vida útil das peças, evita-se a queima e a perda desnecessária do equipamento.
Investimento: Baixo investimento levando-se em consideração os problemas causados quando da ocorrência de problemas que causem a interrupção do trabalho na Empresa.
	
Normas Técnicas	
Normas para inspeção termográfica no setor elétrico:
NR: Norma Regulamentadora
NR-10: Estabelece critérios mínimos de segurança para realização de trabalho em instalações elétricas: execução, operação, manutenção e reforma.
ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABNT NBR 15424:Ensaios não destrutivos – Termografia – Terminologia. Define termos utilizados no método de ensaio não destrutivo deTermografia.
ABNT NBR 15572: Ensaios não destrutivos – Termografia infravermelha. Constitui um guia para inspeção de equipamentos elétricos e mecânicos relacionados às responsabilidades do usuário final e do termografista. 
Normas ISO para Termografia: 
ISO 18434-1: 2008: Monitoramento da condição e diagnóstico de máquinas : 
Fornece uma introdução à aplicação da termografia infravermelha (TRI) para monitoramento de máquinas condição e diagnóstico, onde a "máquina" inclui auxiliares de máquinas, tais como válvulas, fluidos e maquinaria eléctrica e equipamento relacionado com o equipamento permutador de calor. Além disso, as aplicações de IR para avaliação de desempenho de máquinas de destino;
Introduz a terminologia do IRT em relação ao monitoramento da condição e diagnóstico de máquinas, descreve os tipos de procedimentos e sua IRT méritos, fornece orientação sobre o estabelecimento de critérios para a avaliação da gravidade das anomalias detectadas pela TRI; métodos de contornos e requisitos para a realização de máquina IRT, incluindo recomendações de segurança; fornece informações sobre a interpretação dos dados e critérios de avaliação e informação, estabelece procedimentos para a determinação da refletido compensação de temperatura aparente, emissividade e mídia atenuantes;
Também engloba processos de ensaio para a determinação da compensação de temperatura aparente refletida, emissividade, e atenuando meios para medir a temperatura da superfície de um objeto com uma câmara de IRT quantitativa. 
 ISO 18436-1: 2004: 
Monitoramento da condição e diagnóstico de máquinas - Requisitos de formação e certificação de pessoal e requisitos para organismos de certificação e o processo de certificação; 
Define os requisitos para organismos que operam sistemas de certificação de produtos para o pessoal de realizar monitoramento de condição de máquinas, identificar falhas da máquina, e recomendar ações corretivas. Os procedimentos para a certificação de monitoramento de condições e pessoal de diagnóstico são especificados. 
ISO / FDIS 18436-7:
Monitoramento da condição e diagnóstico de máquinas e Requisitos para qualificação e avaliação de pessoal;
Especifica requisitos para qualificação e avaliação de pessoal que realizam monitoramento de máquinas condição e diagnósticos utilizando termografia infravermelha. Um certificado ou declaração, de acordo com a norma ISO 18436-7:2008 proporciona o reconhecimento das habilidades e competências dos indivíduos para realizar medições térmicas e análise para monitoramento de máquinas condição de usar equipamento de imagem térmica portátil; 
Este procedimento não se aplica a equipamentos especializados ou outras situações específicas. ISO 18436-7:2008 especifica um programa de três Avaliação categorias. 
ISO 9712: 2005 
Ensaios Não Destrutivos - Qualificação e certificação de pessoal; 
Especifica a qualificação e certificação de pessoal envolvido em ensaios não destrutivos (NDT). Aplica-se a competição de um ou mais dos seguintes métodos: teste de emissão acústica, eddy testes em curso, o teste termográfico infravermelho, o teste de fugas (ensaios de pressão hidráulica excluídos), o teste de partículasmagnéticas, teste de penetração, testando tensão evidência radiográfica, teste de ultra-som, teste visual (sem ajuda direta testes visuais e testes visuais realizados durante a aplicação de outro método NDT são excluídos). 
ISO / DIS 18436-8: 
Monitoramento da condição e diagnóstico de máquinas - Requisitos de formação e certificação de pessoal;
Recomenda que os candidatos fossem testados com o teste de percepção de cor critérios de teste de Ishihara, que pode exigir dos empregadores para determinar se uma violação dos requisitos deste teste vai afetar a capacidade do candidato para realizar IRT análises realizadas nos dados usando paletas de cores. A não passam no teste de Ishihara pode exigir que o candidato a usar uma paleta monocromática.
Fotos
 
Figura acima: Temperatura 108,8°c, terminal do fusível do centro, na fase da esquerda 37,4° e na fase direita 36,1° 
Conclusão
Concluímos que a Termografia oferece uma solução de manutençãosimples, segura e com melhor relação custo-benefício. Existem equipamentos portáteis de captação de imagens térmicas que detectam problemas, previnem paradas não programadas, determinam ações corretivas, melhoram a segurança operacional, economizando tempo e dinheiro. Por isso, a Termografia é realizada em equipamentos, sistemas elétricos e processos em condições normais de funcionamentos têm um papel muito importante na área de manutenção preditiva, pois através da sua utilização é possível evitar falhas elétricas, mecânicas e fadiga de materiais sem interferir na produção. Sua inspeção acaba sendo um processo fácil e seguro onde apresenta risco baixo em relação ao profissional que não precisa ter contato algum com o equipamento energizado. 
Consegue com precisão os pontos aquecidos, apresentando muita das vezes como solução apenas a troca ou o reaperto de um equipamento evitando o desperdício pela troca desnecessária de equipamentos. É um meio eficiente de evitar incêndios em prédios, causados por curtos-circuitos ocorridos nas instalações elétricas. Assim evitando a interrupção da atividade produtiva das empresas/clientes ou perda de informações armazenadas no sistema de dados de escritórios. A Termografia é o melhor tipo de manutenção preditiva para os equipamentos e componentes elétricos.
Referências Bibliográficas
http://www.essentiaeditora.iff.edu.br;
http://www.areaseg.com/nrindex/nr10.html;