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Termografia 19 de outubro 2009 O ensaio de termografia basea-se na detecção de calor distribuído na superfície do objeto ensaiado, quando este estiver sujeito a tensões térmicas. A medição de temperatura é realizada pela detecção da radiação infravermelha emitida por qualquer corpo, equipamento ou objeto. Ensaios Mecânicos Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 2 FISP. Engenharia Mecatrônica – 5º Semestre ENSAIOS NÃO DESTRUTÍVEIS – TERMOGRAFIA Por: Anderson S. Fraga Marcos R, Tavares Kleber Martins Felipe Rossi Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 3 Sumário História _______________________________________________________________________ 4 Radiação Térmica ________________________________________________________________ 6 Leis da Radiação _________________________________________________________________ 9 Radiação de Corpo Negro_________________________________________________________ 10 Irradiação _____________________________________________________________________ 12 Descrição do Ensaio ____________________________________________________________ 13 Inspeção de tubos de resina reforçada por fibras de vidro com termografia ________________ 15 Manutenção preditiva elétrica e mecânica ___________________________________________ 18 Preparação da Amostra _________________________________________________________ 19 Resultados Típicos _____________________________________________________________ 21 Resultados – Termografia Ativa ____________________________________________________ 21 Resultados – Termografia Passiva __________________________________________________ 24 Aplicações _____________________________________________________________________ 30 Custos _______________________________________________________________________ 40 Equipamentos __________________________________________________________________ 40 Locação _______________________________________________________________________ 44 Treinamentos __________________________________________________________________ 44 Comparação com Outros Ensaios _________________________________________________ 47 Shearografia ___________________________________________________________________ 47 REFERENCIAS _________________________________________________________________ 49 Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 4 História A natureza composta da luz branca foi demonstrada pela primeira vez por Newton, em 1664, quando decompôs a luz solar por meio de um prisma, projetando-a numa tela. A imagem alongada e colorida do Sol foi chamada por ele de espectro. Em 1800, o astrônomo inglês William Herschel (1738 - 1822) repetiu a experiência de Newton, com a finalidade de descobrir qual das cores do arco-íris daria mais resultado no aquecimento do bulbo de um termômetro. Percebeu que o termômetro era aquecido pelo violeta, pelo azul e pelo vermelho. No entanto, o aquecimento era mais eficaz com o alaranjado e com o vermelho. Finalmente, percebeu que o bulbo do termômetro se aquecia ainda mais se fosse colocado na região escura que se estende além do extremo vermelho do espectro. Assim foi descoberta a radiação infravermelha. A radiação eletromagnética infravermelha tem comprimento de onda entre 1 micrômetros e 1000 micrômetros. Ligeiramente mais longa que a luz visível, situa-se no espectro entre a luz vermelha e as microondas. Por ser uma onda eletromagnética não Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 5 necessita de um meio para se propagar, pode se deslocar no vácuo com a velocidade da luz. É assim que o calor viaja do Sol à Terra. Embora invisível, a radiação infravermelha pode ser percebida por suas propriedades de aquecimento. Quando um aquecedor elétrico é ligado, sente-se seu calor irradiado antes mesmo que a resistência comece a avermelhar-se. Se o olho humano fosse sensível a radiação de 10 micrômetros (a faixa de emissão mais comum de corpos à temperatura ambiente), não haveria necessidade de iluminação artificial, pois tudo seria brilhante durante o dia ou a noite. Os seres vivos se destacariam com nitidez por serem mais quentes e, portanto, mais brilhante que o ambiente. Apenas os objetos frios ficariam negros. Assim, sem o emprego de luz artificial, seria difícil descobrir qualquer coisa que estivesse no interior dos refrigeradores. Alguns animais, como as cobras, possuem uma "visão" de 10 micrômetros que lhe permite apanhar suas presas à noite. Esta habilidade de perceber objetos quentes no escuro apresenta um evidente valor militar e seu controle tem impulsionado muitas pesquisas sobre sistemas de detecção. Todos os objetos emitem radiação infravermelha. A intensidade da radiação emitida depende de dois fatores: a temperatura do objeto e a capacidade do objeto de emitir radiação. Esta última é conhecida por emissividade. Existe uma lei da Física que diz que todos os materiais com uma temperatura acima do zero absoluto (-273º C) radiam calor. A radiação de calor significa o mesmo que radiação infravermelha. Quanto mais quente está o objeto, maior a radiação. COR COMPRIMENTO FREQUENCIA VIOLETA 380 – 450 nm ~ 790 – 680 THz AZUL 450 – 495 nm ~ 680 – 620 THz VERDE 495 – 570 nm ~ 600 – 530 THz AMARELO 570 – 590 nm ~ 530 – 510 THz LARANJA 590 – 620 nm ~ 510 – 480 THz VERMELHO 620 – 750 nm ~ 480 – 405 THz Espectros de cores Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 6 Radiação Térmica Propriedades gerais da radiação térmica O fenômeno de radiação térmica desempenhou um papel de destaque na história da física, pois foi na tentativa descrevê-lo teoricamente que Max Planck introduziu a sua famosa constante, cuja presença tormou-se o marco de uma nova física, a física quântica. Podemos constatar a existência da radiação térmica ao aproximarmo-nos de uma brasa incandescente. Mesmo se o ar ao nosso redor estiver frio, percebemos um aquecimento da nossa pele. Nesta situação, a maior parte do calor que nos atinge não se propaga por convecção no ar, e sim na forma de radiação eletromagnética. Também percebemos esta radiação na cor avermelhada adquirida pelo carvão ao queimar. O carvão é normalmente preto, ou seja não reflete a luz, mas ao alcançar uma temperatura suficientemente alta, passa a emitir na parte visível do espectro uma quantidade de radiação suficiente para observação. Se observarmos o aquecimento de um pedaço de ferro com uma fonte intensa de calor, por exemplo uma forja, poderemos notar, além do rápido aumento com a temperatura da quantidade de radiação emitida, uma modificação na cor do objeto: após tornar-se vermelho, o objeto passará a adquirir uma cor branca ou até azulada. Isto indica que a distribuição da radiação em comprimento de onda desloca-se com o aumento da temperatura para valores menores. Equivalentemente, a distribuição da radiação em freqüência desloca-se para valores maiores. O fato de existir uma correlação entre temperatura e emissão de radiação não é em si surpreendente. Afinal, de acordo com a visão corpuscular da matéria, temperatura é uma medida da agitação randômica das partículas. Como as partículas que constituem a matéria possuem cargas e cargas em movimento acelerado emitem radiação, o fenômeno de radiação térmica é qualitativamente entendível na luz da teoria clássica. Porém, como veremos, esta teoria revela-se incapazde fornecer uma descrição quantitativa aceitável. Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 7 As duas últimas propriedades citadas são descritas mais quantitativamente por leis fenomenológicas. A lei de Wien2, afirma que a freqüência max para a qual a radiância espectral alcança o seu valor máximo aumenta proporcionalmente à temperatura: A lei de Sefan3-Boltzmann4 estipula que a potência total emitida por unidade de área - ou seja, a integral da radiância espectral sobre todas as freqüências, é proporcional à quarta potência da temperatura: A constante , conhecida como constante de Sefan, vale LLeeii ddee PPllaanncckk,, LLeeii ddee WWiieenn CCoorrppoo nneeggrroo Relação da distribuição espectral da radiação térmica com a temperatura Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 8 Teoria de Planck Para sanar o problema enfrentado pela teoria clássica, erá necessário modificar no mínimo um dos dois ingredientes no cálculo da radiância espectral. Por ser uma simples contagem, o cálculo do número n(v) de ondas por unidade de volume e de intervalo de freqüência dificilmente poderia ser modificado. Tornava-se inescapável uma modificação no cálculo da energia média E(v) de uma onda de dada freqüência. Fica claro que para levar a uma radiância espectral em accordo com os fatos experimentais, esta energia média deve ser uma função da freqüência com as seguintes características: já que a teoria clássica descreve adequadamente o limite de baixa freqüência do espectro, o resultado clássico deve ser válido neste limite: já que o número de ondas cresce com a freqüência mas a radiância espectral tende a zero, é necessário que a energia média também tenda a zero - suficientemente rapidamente - neste limite: Para entendermos que tipo de hipótese a respeito da energia de uma onda eletromagnética poderia levar a tal comportamento, precisamos entender um pouco melhor o procedimento utilizado na mecânica estatística para calcular a energia média de um componente físico qualquer - partícula ou onda - num sistema em equilíbrio térmico à temperatura T. A probabilidade de obter-se o valor E numa medida da energia de um componente de tal sistema possui uma forma universal, a famosa distribuição de Boltzmann, onde A é uma constante de normalização, ajustada de maneira que a soma ou integral da probabilidade sobre todos os valores possíveis seja igual à unidade. Na física clássica, a energia é uma variável contínua e deve-se na verdade interpretar pC(E) dE como a probablidade de obter um valor da energia no intervalo [E, E + dE]. O subscrito C serve para lembrar que trata-se do caso clássico. A constante AC correspondente é determinada pela condição que leva a Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 9 Podemos verificar que o cálculo da energia média a partir desta distribuição de probabilidade leva ao resultado já discutido: onde realizemos uma integração por parte e usemos o resultado anterior.Assim, se a energia for uma variável contínua, não há como escapar do resultado clássico. Planck percebeu que o mesmo cálculo poderia levar ao comportamento desejado se a energia fosse quantizada em múltiplos inteiros de um quantum que seja uma função adequada da freqüência: Leis da Radiação LLeeii ddee SStteeffaann--BBoollttzzmmaannnn :: WW == TT44 A emissividade representa a capacidade de emissão dos corpos reais (0 < < 1) Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 10 Valores Típicos de Emissividade: Alumínio Bruto: ε = 0,68; Alumínio Oxidado: ε = 0,85; Alumínio Polido: ε = 0,1; Plástico Branco: ε = 0,84; Plástico Negro: ε = 0,95; Cimento: ε = 0,95; Radiação de Corpo Negro A temperaturas usuais, a maioria dos corpos é visível para nós não pela luz que emitem mas pela luz que refletem, ou seja, se nenhuma luz incidir sobre eles, não os podemos ver. No entanto, quando estes corpos são aquecidos eles passam a Ter uma luminosidade própria resultante da radiação térmica do corpo. De toda a radiação térmica emitida pelos corpos aquecidos cerca de 90% se encontra na região do infravermelho e, portanto para que os corpos aquecidos possam ser vistos pelo ser humano eles precisam estar muito quentes. Podemos usar como exemplo o carvão usado nas churrasqueiras, ou um pedaço de ferro que esteja sendo aquecido. No início do aquecimento podemos sentir facilmente a Emissividade e Reflexão o Corpo negro: = 1 ; = = 0 o Espelho perfeito: = 1 ; = = 0 o Corpo transparente: = 1 ; = = 0 Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 11 radiação térmica emitida colocando a mão perto do corpo, porém ainda não é possível ver nenhuma luz emitida. Estes corpos só passam a ser visíveis quando a sua temperatura aumenta ainda mais. É possível observar que a cor da luz emitida depende da temperatura do corpo, sendo inicialmente vermelho-escuro passando pelo vermelho-claro, amarelo até que a temperaturas muito elevadas a luz é branco-azulada. No início de século XX os cientistas se interessaram pelo estudo da distribuição espectral desta radiação em função da temperatura. No entanto, esta distribuição depende não só da temperatura mas também da constituição do material do qual o corpo é formado o que torna o seu estudo difícil. Este problema foi resolvido por meio da concepção de um irradiador ideal conhecido como “corpo negro”. Definição: Sistema ideal capaz de absorver toda a radiação incidente sobre ele. No equilíbrio térmico as taxas de emissão e absorção de energia de um corpo são iguais, ou seja: Se um corpo tem uma absortividade de 100%, e portanto absorve toda a radiação incidente sobre ele independentemente do comprimento de onda desta radiação, a sua emissividade também será de 100% independentemente do comprimento de onda. Assim, a emitância radiante de um corpo negro é função só da temperatura, enquanto que, a emitância radiante de um corpo não-negro depende tanto da temperatura quanto da sua constituição. A emitância radiante é a potência radiante total emitida por unidade de superfície do corpo. Aproximação experimental de um corpo negro Um corpo negro pode ser aproximado experimentalmente por uma cavidade cujas paredes são mantidas a uma temperatura uniforme, que se comunica com o exterior por meio de um orifício de diâmetro pequeno em comparação com as dimensões da cavidade. Podemos entender porque esta cavidade pode ser considerada um corpo negro se imaginarmos o que acontece com a radiação que entra através do orifício. Qualquer que seja o comprimento de onda desta radiação, ela será parte absorvida e parte refletida inúmeras vezes difusamente pelas paredes da cavidade. Desta forma, a radiação que eventualmente venha a sair da cavidade pelo orifício corresponde somente a uma fração desprezível da radiação incidente, e portanto a cavidade se comporta como um absorvedor ideal. Como um absorvedor ideal também é um irradiador ideal, se a cavidade for aquecida e as suas paredes mantidas a uma temperatura uniforme, esta emitirá uma radiação térmica cuja distribuição térmica dependerá somente da temperatura. É importante salientar que esta é uma característica exclusivada radiação que é emitida pelas paredes internas da cavidade e que pode ser analisada detetando a fração que sai pelo orifício. As paredes externas continuam emitindo uma radiação térmica cuja distribuição espectral depende da temperatura e da constituição do material. Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 12 Irradiação A taxa na qual a radiação atinge uma superfície é chamado de irradiação. As características direcionais da radiação são importantes. A irradiação por unidade de área é identificada por G, em watt por metro quadrado. O índice λ Será utilizado para denotar a taxa monocromática de energia de radiação que atinge a superfície. A radiação total incidente na superfície é obtida pela integração em toda a faixa de comprimentos de ondas. Absortividade, refletividade e Transmissividade Quando radiação incide numa superfície real parte desta radiação é absorvida, parte é refletida e a parcela restante é transmitida através do corpo como mostra na figura abaixo.A soma dessas quantidades deve ser igual a radiação total incidente na superfície G. É conveniente que a quantidade de radiação incidente que é absorvida, refletida ou transmitida seja expressa como uma fração de energia total incidente na superfície. Assim, definem-se as seguintes quantias. Absortividade. È a fração da radiação total incidente que é absorvida pela superfície. Para um corpo real, a absortividade, α, varia, em geral, com o comprimento de onda, e por isso define-se a absortividade monocromática, α Α α = Radiação refletida Radiação incidente Emissividade :A quantidade total de energia irradiada pela superfície de um corpo negro e a radiação monocromática emitida pela superfície . Um corpo real emite menos radiação do que um corpo negro. A razão entre a energia real emitida por um corpo qualquer para a radiação emitida por um corpo negro á mesma temperatura é chamada de emissividade, ε. A emissividade monocromática recebe o símbolo de ελ e a emissividade total é obtida pela integração daquela grandeza sobre todo o espectro de comprimento de onda. A distribuição espectral da radiação, como já mencionado, está associado com a temperatura do corpo radiante. As características de radiação de uma superfície, absortividade e transmissividade, são fortemente dependentes da distribuição espectral da radiação. se a radiação incidente na superfície que esta a T1 se origina de uma Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 13 superfície que também esta a mesma temperatura T1 então a distribuição espectral da energia será edêntica e a emissividade e absortividade da superfície serão iguais Descrição do Ensaio Termografia é definida como a técnica de sensoriamento remoto que possibilita a medição de temperaturas e a formação de imagens térmicas (termogramas) de um componente, equipamento ou processo, a partir da radiação infravermelha naturalmente emitida pelos corpos. Inspeção Termográfica é a técnica de inspeção não destrutiva realizada com a utilização de sistemas infravermelhos, para a medição de temperaturas ou observação de padrões diferenciais de distribuição de calor, com o objetivo de proporcionar informações relativas à condição operacional de um componente, equipamento ou processo. É importante ressaltar que a termografia é realizada com os equipamentos e sistemas em pleno funcionamento, de preferência nos períodos de maior demanda, Eo : energia emitida Er : energia reflectida Et : energia transmitida : emissividade : coef. de reflexão : coef. transmissibilidade Condição de equilíbrio: Eo + Er + Et = Ei Radiação dos corpos reais Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 14 quando os pontos deficientes tornam-se mais evidentes, possibilitando a formação do perfil térmico dos equipamentos e componentes nas condições normais de funcionamento no momento da inspeção. A Termografia é uma das técnicas de inspeção chamada de: Técnicas de Manutenção Preditiva definida por alguns como uma atividade de monitoramento capaz de fornecer dados suficientes para uma análise de tendências. As técnicas termográficas geralmente consistem na aplicação de tensões térmicas no objeto, medição da distribuição da temperatura da superfície e apresentação da mesma, de tal forma que as anomalias que representam as descontinuidades possam ser reconhecidas. Duas situações distintas podem ser definidas: Tensões térmicas causadas diretamente pelo próprio objeto durante a sua operação: equipamento elétrico, instalações com fluído quente ou frio, isolamento entre zonas de diferentes temperaturas, efeito termoelástico, etc. Tensões térmicas aplicadas durante o ensaio através de técnicas especiais (geralmente aquecimento por radiação ou condução) e certas metodologias a serem estabelecidas caso a caso, para que se possa obter boa detecção das descontinuidades. Em ambas situações é necessário haver um conhecimento prévio da distribuição da temperatura superficial (ou pelo menos que possa ser assumida com uma certa segurança), como um referencial comparativo com a distribuição real obtida durante o ensaio. O caso mais simples ocorrerá quando a distribuição da temperatura for uniforme e as descontinuidades se manifestarem como áreas quentes (por exemplo: componentes com maior resistência elétrica em uma instalação), ou áreas frias (fluxo interno de ar nos materiais). Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 15 Inspeção de tubos de resina reforçada por fibras de vidro com termografia Introdução Materiais do tipo GRP (Glass-fibre Reinforced Plastics) têm sido continuamente empregados na indústria do petróleo nos últimos anos, freqüentemente em plataformas, especialmente em linhas decondução de água ou óleo sob temperaturas moderadas. As linhas de GRP montadas em plataformas são conectadas através de junções adesivadas, e, conseqüentemente, a detecção de defeitos nestas junções, como áreas sem adesivo ou com falha na adesividade (disbonding), ganha grande importância. Devido ao investimento que vem fazendo na aplicação de materiais compósitos em plataformas, a PETROBRAS tem despendido esforços no sentido de buscar as melhores práticas de inspeção em serviço de linhas de resina reforçada por fibras de vidro, e a termografia desponta como uma técnica bastante promissora, tanto na inspeção de juntas adesivas, quanto na inspeção do material como um todo, bem como na monitoração de estruturas de GRP submetidas a esforços mecânicos. Este trabalho objetiva apresentar a experiência adquirida pela Petrobras na inspeção de tubulações de resina reforçada por fibras de vidro (GRP) com o uso de termografia. Serão apresentados os resultados dos testes de laboratório iniciais. Objetiva-se com estes estudos, desenvolver um procedimento de campo adequado para detecção de defeitos em juntas unidas por adesivo, além de buscar o emprego da técnica no monitoramento em serviço destes materiais. 1. Revisão Bibliográfica 1.1. Materiais Compósitos Um material compósito seria, basicamente, a combinação entre um ou mais materiais objetivando a obtenção de propriedades conjugadas entre os componentes. Dentro do escopo deste trabalho, compósitos são materiais constituídos por fibras de alta resistência mecânica embebidas em uma matriz polimérica; termos como FRP (Fiber Reinforced Plastics) e GRP (Glass-fibre Reinforced Plastics) são largamente utilizadospara descrever tais materiais, sendo o segundo, aplicado quando fibras de vidro fazem o reforço estrutural. Compósitos do tipo GRP vêm sendo continuamente empregados na indústria do petróleo nos últimos anos, especialmente em linhas de condução de água ou óleo sob temperaturas moderadas .Tubulações de GRP são manufaturadas principalmente através do processo conhecido como filament winding, ou bobinamento helicoidal . A ocorrência de defeitos, assim como em todos os materiais, pode se dar em diferentes passos do processo de manufatura, durante a instalação ecomissionamento ou durante a vida em serviço. Tradicionalmente, a inspeção realizada pelos fabricantes constitui-se de uma combinação de ensaios visuais, controles dimensionais e testes hidrostáticos. Estes métodos não fornecem informações satisfatórias quando aplicados na inspeçãode montagem ou em serviço, ou nem mesmo podem ser executados em todos os estágios da vida do material, fazendo-se necessário então investir-se outras Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 16 técnicas de avaliação.Nas plataformas, as tubulações de GRP são unidas através de adesivo, por facilidade de montagem em espaço limitado, e sendo assim, a detecção de defeitos em junções adesivas, como áreas sem adesivo ou com falha na adesividade (disbonding), ganha grande importância. O processo de montagem é ainda bastante artesanal, e por isso torna-se imperioso o desenvolvimento de métodos de inspeção para juntas unidas por adesivo, que forneçam resultados precisos e confiáveis. A PETROBRAS conta com linhas de GRP em ambiente marítimo e terrestre, utilizando tubulaçõesde resina epóxi reforçada por fibras de vidro (ERFV) e de resina poliéster reforçada (PRFV), o que motivou o interesse em buscar técnicas adequadas para inspeção destes novos materiais. 1.2.Termografia Passiva e Ativa A termografia é uma técnica consagrada e sob uma definição simplista, poderia ser descrita como uma técnica de inspeção não destrutiva e não intrusiva, onde a distribuição de temperaturas de uma dada superfície é apresentada sob a forma de uma imagem térmica, através de uma câmera capaz de detectar radiações eletromagnéticas na faixa do infra-vermelho. O ensaio termográfico, comumente, tem sido utilizado para observação remota do perfil de temperaturas das superfícies dos corpos sob exame, sem inserção deliberada de calor nos mesmos, sendo o contraste visual da imagem gerado pelo gradiente térmico espontaneamente existente. Esta metodologia poderia ser caracterizada como termografia passiva. O uso do ensaio termográfico para a inspeção de materiais compósitos tem sido bastante freqüente (3), principalmente no setor aeroespacial que é tradicionalmente um dos principais usuários destes materiais. Desta forma, a técnica desponta como uma alternativa bastante promissora, havendo espaço, inclusive, para o emprego da chamada termografia ativa. Na termografia ativa, o objeto é exposto a uma excitação térmica transiente, através de um pulso de aquecimento sobre a superfície a ser inspecionada, seguido da aquisição de dados (imagens/termogramas) do estágio de aquecimento e/ou resfriamento (observação da distribuição de temperatura) ao longo do tempo. A baixa difusidade térmica dos compósitos de matriz polimérica foi um dos motivos que permitiu o emprego de câmeras termográficas convencionais no trabalho com termografia ativa; para metais, seria necessário o emprego de equipamentos de alta freqüência de aquisição de imagens (>200Hz) para a maior parte das aplicações . Várias metodologias de estimulação térmica podem ser empregadas, cada qual com suas características e limitações próprias, porém, seu detalhamento não faz parte do escopo deste trabalho. Importante destacar que nem todos os defeitos detectáveis pela técnica ativa serão observados em tempo real, isto é, durante a aquisição dos termogramas. Há limites dimensionais de defeitos (tamanho e profundidade relativa) a partir dos quais torna-se necessário o emprego de algoritmos de tratamento de imagens para que os defeitos sejam percebidos nos termogramas. Estes limites dependem do material e podem ser determinados analiticamente. Sabe-se que temperatura medida em cada ponto da imagem termográfica é uma função das propriedades térmicas do material e a sua variação no tempo. Este princípio tem sido utilizado para desenvolver os algoritmos capazes de avaliar a profundidade dos defeitos detectados, de modo que as diferenças existentes sejam apresentadas em termos de contraste na imagem . Ainda Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 17 assim, a técnica ativa apresenta limitações em sua detectabilidade que não serão discutidas aqui. Porém, mesmo sem o emprego de análises matemáticas e tratamento de imagens, a simples inserção controlada de calor em uma amostra de GRP, dentro de uma dada faixa de espessuras, pode ser suficiente para aumentar a detectabilidade da termografia, com a observação dos defeitos diretamente através da termocâmera. Observou-se ainda que, mesmo com o emprego de termografia passiva, compósitos de base polimérica submetidos a esforços mecânicos apresentarão gradientes térmicos detectáveis em função da distribuição de tensões. São estes dois fatores os tópicos salientados neste trabalho. 1.3. Metodologia de Teste Cada amostra foi posicionada a 600mm do termovisor, experimentando ciclos de aquecimento diferenciados em função da espessura. Como referências partiram-se de valores recomendados. As imagens (termogramas) foram tomadas durante o resfriamento em intervalos de tempo distintos. Após a aquisição dos termogramas os corpos de prova eram submetidos a resfriamento forçado com ar comprimido por 5minutos, para posterior aquecimento e repetição do processo. Como fonte térmica utilizou-se um soprador de ar quente de 1200W, gerando um círculo de 80ºC com Ø50mm. As técnicas de aquecimento adotadas foram reflexão – fonte térmica e termovisor posicionados no mesmo lado da amostra - e transmissão – fonte e termovisor em lados opostos (figura 6). As amostras com furos foram observadas pelo lado convexo (superfície oposta aos furos) central e lateralmente, enquanto que as com degraus somente o foram pelo lado convexo posição central. (a) (b) Figura 6 – Técnicas de reflexão (a) e transmissão(b) Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 18 Manutenção preditiva elétrica e mecânica SINOPSE Todos os ensaios e inspeções têm de obedecer e respeitar as normas regulamentadoras de segurança e do respectivo objeto de estudos estas estabelecem critérios a serem adotados como padrão, sendo assim alcançando melhores resultados. As normas para inspeção termográfica no setor elétrico são a NR-10, que estabelece critérios de segurança na realização de trabalhos em instalações elétricas, NBR 15424 que define os termos utilizados no método de ensaio não destrutivo de termográfica e a NBR 15572 que se constitui em um guia para inspeção de equipamentos elétricos e mecânicos relacionados às responsabilidades do usuário final e do termografista. Demais normas criam critérios de avaliação para analises dos termogramas, (ou seja, imagens retiradas de um termovisor). As informações relativas à distribuição e aos valores de temperatura permitem uma análise confiável a respeito das condições operacionais dos equipamentos e componentes, possibilitando a programação de intervenções, ou mesmo a determinação do momento crítico em que não haverá mais condições de postergar a correção de anormalidades. A análise dos resultadosé praticamente imediata, visto que as imagens térmicas tendem a ser de fácil interpretação. O fato de não haver necessidade de contato é outro ponto muito positivo, já que praticamente nenhuma preparação de superfície de observação é exigida, e a segurança do inspetor é garantida. Esta característica não intrusiva permite a continuidade operacional, sem impacto na produção por conta das atividades de inspeção. É necessário que o inspetor tenha acesso direto para visualizar a superfície de ensaio; portanto, não será possível obter informações a respeito de componentes internos que não sejam diretamente observáveis, mesmo que a interface entre a câmera e o objeto seja uma placa de material transparente à luz visível, como vidro ou acrílico. O exemplo dessas limitações são painéis blindados, contatos e comutadoras de transformadores. Outras dificuldades são as limitações que as normas e procedimentos de segurança requerem, ressaltando que os equipamentos têm de estar em operação ou energizados. É necessário que haja atenção com o problema de reflexos, umidade relativa e velocidade do vento. Em espaços abertos, os resultados são sensíveis às variações das condições atmosféricas. Na inspeção de fornos, a presença de depósitos de cinza aderidos nas paredes dos tubos pode acarretar interpretações errôneas. O inspetor precisa ter um profundo conhecimento sobre o equipamento e suas condições de operação. Como a variável de interesse é extremamente dinâmica (temperatura), a calibração dos termovisores torna-se bastante Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 19 complexa, fazendo com que o Ensaio Termográfico tenha características fortemente qualitativas. Preparação da Amostra 2. Procedimento Experimental – Termografia Ativa 2.1. Corpos de Prova Primeiramente foram testadas 03 calhas de ∅152,4mm(6”) e 03 de ∅50,8mm(2”), de resina epóxi reforçada por fibras de vidro (ERFV). As espessuras nominais são de 5,05 e 7,85mm, respectivamente. Para cada diâmetro, uma das amostras contém furos de fundo chato e as outras duas apresentam degraus de espessura. As calhas - ∅6” e ∅2”- com furos, 1 e 2, são apresentadas na figura 1. Ambas têm 120mm de comprimento. A figura 2 mostra um croqui caracterizando as duas calhas; a tabela I apresenta as combinações diâmetro/espessura remanescente. (a) (b) Figura 1 - Amostras contendo Furos : (a)calha 1; (b)calha 2. (b) Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 20 Figura 2 – Croqui das calhas 1 e 2 Tabela - Dimensionamento dos furos 2.2.Termocâmera Características Termovisor Campo de visão (lente) 24°Hx18°V/30cm (35mm) Resolução espacial (IFOV) 1,3mrad Sensibilidade térmica (NEDT) 0,08°C à 30°C Freqüência da imagem (Hz) 50/60 Tipo de detector FPA 320x240pixels Visual 640x480pixels Faixa espectral (μm) 7,5 à 13 Faixa de temperatura (°C) "-40 à 500 Precisão (repetibilidade) 2% ou 2°C (o maior) Temp de trabalho (°C) "-15 à 50 " Temp de armazenamento (°C) "-40 à 70 " Umidade 10 à 95% Coluna 1 2 3 4 5 Ø (mm) 15 15 15 20 20 10 10 10 5 5 5 Esp.(mm) Ø6” 4,5 3,5 2,5 4,8 1,5 Esp.(mm) Ø2” 7.2 5,6 4,0 7,6 2,4 Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 21 Resultados Típicos Resultados – Termografia Ativa Calhas 1 e 2 - ø6” e ø2” com furos As figuras 3 a 6,respectivamente mostram os resultados para a calha de Ø6”, obtidos por reflexão e transmissão, em diferentes posições de observação. Figura 3 e 4 - Termogramas obtidos da amostra de Ø6”, posição convexa central, reflexão: Após 2s de resfriamento e após 12s. Figura 5 e 6 - Termogramas obtidos da amostra de Ø6” posição convexa central, transmissão.Após 2s de resfriamento e após 16s. Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 22 As figuras 6 a 9 respectivamente mostram os resultados para a calha de Ø2”, obtidos por reflexão e transmissão,na posição convexa central. Figura 7 e 8 - Termogramas obtidos da amostra de Ø2”, posição convexa central,reflexão.Após 2s de resfriamento e após 16s. Figura 9 e 10 - Imagens térmicas obtidas da amostra de Ø2”, posição convexa central,transmissão: )Após 2s de resfriamento e após 16s. Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 23 A tabela mostra os furos de fundo chato detectados e visualizados em cada termograma apresentado nas figuras 8 a 12 para duas amostras. Figura Técnica Tempo de resfriamento/posição Amostra Furos Quantidade Ø(mm) Esp. Remanescente (mm) 3e4 Reflexão 2s/central 6” 2 15 2.5 12s/central 10 2.5 5e6 Transmissão 2s/central 6” 8 10 2.5,3.5,4. 5 2s/central 15 2.5,3.5,4.5 16s/central 5 2.5,3,5 7e8 Reflexão 2s/central 2” 2 15 4,0 16s/central 10 4,0 9e10 Transmissão 2s/central 2” 4 15 4.0,5.6 16s/central 10 4.0 Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 24 Resultados – Termografia Passiva OBJETOS DE ANALISE Componentes Térmicos Este segmento talvez seja a maior inovação em termos de análise e inspeção termográfica, incluindo-se aqui os isolamentos térmicos dos circuitos principais e secundários, purgadores, caldeira auxiliar e válvulas de alivio e segurança. São esses equipamentos que resultam em grande parte pela perda de eficiência do ciclo térmico. Nesses casos é possível identificar falhas de isolamento térmico, estimar a espessura de revestimentos, falha de purgadores e passagem de válvulas. Cabe ressaltar que existem outras técnicas que permitem a identificação de falhas nos equipamentos acima mencionados, mas nenhuma aponta para uma relação custo x benefício tão elevada quanto à inspeção e análise termográfica. Componentes do Sistema Elétrico Este segmento é composto por disjuntores, chaves, barramentos e conexões elétricas que muitas vezes provocam paradas na operação ou interrupções no fornecimento de energia elétrica as distribuidoras. 22,2°C 45,9°C 25 30 35 40 45 AR01: 47,9°C AR02: 34,1°C Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 25 26,6°C 58,6°C 30 40 50 AR01: 59,4°C LI01 Componentes Eletromecânicos Aqui trataremos de mais uma nova área de aplicação da termográfica, onde é possível em conjunto com outras tecnologias, aumentar a confiabilidade dos equipamentos com a conjugação da analise vibracional e da tribologia. Compõem este segmento bombas, motores elétricos, geradores, onde podemos verificar as condições dos mancais, acoplamento e enrolamentos. Em todos os itens acima a técnica da termografia desempenha um importante papel na localização de falhas e quantificação de perdas Critérios de Avaliação do Sistema Elétrico A detecção termográfica de um componente elétrico defeituoso baseia-se na identificação de uma anomalia térmica no sistema. Na maioria dos casos essa anomalia é uma elevação de sua temperatura em função de um aumento anormal de sua resistência ôhmica devido a ocorrência de oxidação, corrosão ou falta de contato. Dessaforma, um componente defeituoso se apresenta como um ponto quente em comparação com o ambiente ou outros componentes similares em bom estado. Menos freqüentes, mas não menos importantes, são os casos nos quais o componente defeituoso se revela por estar frio em relação aos demais (no caso de ter havido interrupção no circuito). Para serem efetivas, as inspeções devem ser realizadas nos períodos de maior demanda, quando os pontos deficientes da rede tornam-se mais evidentes. Os componentes mais freqüentemente inspecionados são: conectores, chaves seccionadoras, barramentos, fusíveis, grampos, disjuntores, bancos de capacitores, transformadores de corrente e de potência. Os parâmetros a serem analisados fazem parte da metodologia desenvolvida por um dos autores (Eng.Attílio Bruno Veratti), a qual foi adotada como norma pela Petrobrás – Petróleo Brasileiro (N-2475) e, por considerar a Máxima Temperatura Admissível (MTA) para cada componente, excede os padrões de segurança da norma norte- americana MIL-STB-2194 SH. São os seguintes os parâmetros considerados: - Correção de Carga e Vento: nem todas as medições são realizadas em condições ideais (100% de carga e sem vento). Para tanto são realizados cálculos que permitem projetar a temperatura para tais condições, prevendo situações mais adversas. A Usina Nuclear de Angra I adota um modelo avançado de correção de temperatura através do cálculo da potência dissipada pelo componente através dos mecanismos de radiação e convecção. Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 26 - Critério de Classificação de Componentes Aquecidos (CFCA) Detectados em níveis de gravidade: correlacionando a temperatura medida com a Máxima Temperatura Admitida (MTA) para o referido componente. - Classificação da Abrangencia da falha Classificando em três níveis a maneira como a falha afeta a Planta: Local: falha não compromete a operação ou segurança da Planta Setorial: falha afeta em parte a operação ou segurança da Planta Global: falha grave que afeta a operação ou segurança de toda a Planta - Classificação de Risco ao Sistema Produtivo Correlacionando-se a Gravidade e a Abrangencia das falhas obtém-se o Risco ao Sistema Produtivo, principal parâmetro para a tomada de decisões quanto às intervenções a serem realizadas. - Análise Estatística para identificação dos Componentes que Apresentaram Maior Índice de Problemas: Permitindo a análise das causas das falhas e a tomada de decisões quanto a necessidade de maior freqüência nas inspeções ou troca do fornecedor do componente. A redução ou eliminação desse defeito aumentará a confiabilidade da instalação como um todo, fator imprescindível para um programa efetivo de qualidade total. - Levantamentos de séries históricas objetivando a análise da evolução do número de ocorrências ao longo de um período, bem como da tendência resultante. A tendência Mede a eficácia do programa de inspeções implantado, caso não se obtenha um resultado decrescente as causas deverão ser identificadas. Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 27 OBS : As temperaturas dos painéis podem variar entre 12oC (instalações refrigeradas para computadores) e 70 oC (montagens próximas a fornos ou estufas). Como exemplo de norma nessa área podemos citar a NBR- 6808 (baseada na IEC-439/73) que especifica uma temperatura máxima de 40 oC (umidade relativa máxima 50%) Considerações Técnicas Operacionais -São considerados “pontos quentes” as partes dos circuitos que apresentam temperatura superior a Máxima Temperatura Admissível para o funcionamento em regime contínuo de cada componente ou “parte de circuito elétrico ou eletrônico” em inspeção. Assim, cada componente pode apresentar valores diferentes de MTA. Esses valores podem ser obtidos através de normalização disponível ou fornecidos pelos fabricantes. - Os valores de MTA genericamente podem ser considerados de 60° para cabos isolados em Subestações ou redes de distribuição de energia elétrica ou 70° para as demais aplicações e 90° para conexões. As medições finais são corrigidas em função da temperatura ambiente e para a condição de carga nominal. Critérios Propostos para a Viabilização da Termografia Para se viabilizar a ferramenta da termográfia para a planta em operação de telecomunicações, foram propostas algumas variações na operacionalização de seu processo conforme apresentadas a seguir: a) Temperatura Máxima Corrigida: Calculada em função da temperatura absoluta medida do componente, tensão nominal, temperatura ambiente b) Temperatura Máxima: Refere- se ao valor absoluto da temperatura máxima corrigida aceitável para o componente. c) Delta de Temperatura: Refere-se à diferença entre a Temperatura Máxima Corrigida do componente subtraída da temperatura de um componente similar de referência. d) Nos pontos identificados como anormalidades, ou seja, elevações de temperatura cujo delta supere os 10° C são realizadas medições de corrente elétrica dos respectivos circuitos sob avaliação e de outros equivalentes cuja condição de funcionamento é normal e que serviram como referência. Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 28 Inspeção Termográfica em Componentes Eletromecânicos. Motores Elétricos Na inspeção de motores elétricos a termográfia é utilizada de modo conjugado com outras técnicas na avaliação do estado operacional desses equipamentos. Os aquecimentos detectados com a utilização de sistemas infravermelhos são provocados por aumento da resistência elétrica (mau contato ou sobrecarga), atrito (falta de lubrificação) e vibração. Dadas suas características de velocidade, a termográfica permite a verificação de grande número de equipamentos em curto espaço de tempo. É importante ressaltar que termográfia e análise de vibração são técnicas de inspeção que operam complementarmente. Muitas vezes, o componente pode ser retirado de operação por exceder os limites de temperatura sem que tenha excedido os limites de vibração. Em outras ocasiões ocorre o contrário. Normalmente os trabalhos técnicos sobre a inspeção de motores costumam apresentar como limites de temperatura os constantes nas normas sem uma correlação com dados práticos, obtidos em campo. Elevação de Temperatura – Classe de Isolamento O limite de temperatura depende do tipo de material empregado. Para fins de normalização, os materiais isolantes e os sistemas de isolamento (cada um formado pela combinação de vários materiais) são agrupados em CLASSES DE ISOLAMENTO, cada qual definida pelo respectivo limite de temperatura, ou seja, pela maior temperatura que o material pode suportar continuamente sem que seja afetada sua vida útil normal. As classes de isolamento utilizadas em máquinas elétricas e os respectivos limites de temperatura conforme NBR 5116, são os seguintes: Classe A (105°C) Classe E (120°C) Classe B (130°C) Classe F (155°C) Classe H (180°C) Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 29 Limites de Temperatura (°C) Classe de isolação A E B F H Temperatura ambiente (°C) 40 40 40 40 40 Elevação de temperatura (°C) 60 75 80 100 100 Diferença entre o ponto mais quente e a temperatura média(°C) 5 5 10 15 15 Temperatura do ponto mais quente (°C) 105 120 130 155 180 Aquecimento do Rolamento, Mancais e Acoplamentos A potência útil fornecida pelo motor na ponta do eixo é menor que a potênciaque o motor absorve da linha de alimentação, isto é, o rendimento do motor é sempre inferior a 100%. A diferença entre as duas potências representa as perdas que são transformadas em calor, o qual aquece o enrolamento e deve ser dissipado para fora do motor, para evitar que a elevação de temperatura seja excessiva. Os limites de temperatura para de mancais variam grandemente de acordo com o tipo de mancal (rolamento ou deslizamento) e o tipo de lubrificação adotado. Em mancais de deslizamento de grande porte (laminadores, por exemplo), não só a temperatura, mas também atribuições de temperaturas são levadas em conta. 26,3°C 86,0°C 40 60 80 AR01: *84,7°C AR02: 50,6°C LI01 Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 30 Aplicações Construção Civil: • Localização de fugas caloríficas; • Estudo de perdas energéticas através de paredes; • Detecção de problemas de isolamento; • Localização de umidades internas; I Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 31 Indústria Automotiva: • Análise das características térmicas de motores; • Estudo do aquecimento dos travões; • Controlo dos sistemas de descongelação ; • Análise de aquecimento dos faróis; • Verificação de temperaturas em pneus; Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 32 Fornos e Refratários: • Estudo da espessura das paredes do refratário; • Controlo de temperatura em fornos; • Localização de fugas de calor; • Estudo do funcionamento de queimadores; Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 33 Eletrônica: • Distribuição de temperatura em circuitos impressos; • Inspeção e controlo de qualidade de placas; • Análise térmica de placas de circuito impresso; • Detecção e localização de curtos-circuitos; • Controlo de especificações na recepção de componentes; 139,0°C 224,3°C 140 160 180 200 220 Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 34 Industriais: • Controlo de qualidade dos produtos; • Monitorização térmica do processo; • Medida de temperatura dos produtos em cada fase; • Ajustes de maquinaria de produção; Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 35 Medicina: • Determinação de problemas circulatórios; • Localização de infecções ocultas; • Análise de danos musculares; • Estudo de problemas de locomoção; • Medicina veterinária; 32,0°C 37,1°C 32 33 34 35 36 37 Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 36 Aeronáutica: • Estudos de estruturas tipo sandwich ou ninho de abelha; • Análise do comportamento térmico de pás; • Caracterização térmica de reatores; • Localização de infiltrações de água; • Estudos em túnel de vento; Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 37 Vigilância e Segurança: • Visão noturna; • Vigilância aérea; • Combate a incêndios; • Controlo de tráfego marítimo; Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 38 Dispositivos mecânicos: • Análise de aquecimento em chumaceiras; • Detecção de aquecimento por fricção; • Estudo de aquecimento de escovas; • Determinação do estado de bobinas; Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 39 Instalações elétricas: • Localização de sobre aquecimentos nos contatos e conexões dos interruptores; • Detecção de aquecimentos nos bornes de transformadores; • Estudo dos radiadores de refrigeração dos transformadores para localização de obstruções; • Detecção de conexões mal apertadas; Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 40 Custos Equipamentos Segue a descrição de alguns equipamentos fornecidos pelo mercado: Termovisor – Nova infraREM SC80 Visor colorido de alta resolução LCD 2,5”, articulado Memoria flash interna com capacidade de ate 1000 imagens Coneccao USB para transferencia com computador Saída de video composto 02 ( duas ) baterias recarregaveis de Lítio com autonomia de 2,5 horas cada Software Reporter Standard Manual de operação Especificacao tecnica: Faixa espectral 8 até 14 microns; Faixa de temperatura -20 ºC até + 250 ºC, com opção de 600°C e de 1000°C, conforme especificação solicitada; Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 41 Precisão de medição +/- 2%; Medição de temperatura por até 03 pontos móveis pela tela/ imagem; Busca automática do ponto mais quente, com definição de área de procura; Peso de 0,7 Kg com bateria acoplada internamente; A Nova InfraREM SC80 é um sistema infravermelho portátil produto de solicitações e acompanhamento das necessidades de mercado que utiliza o sistema de última geração de detectores FPA sem refrigeração (uncooled microbolometer). Com o novo conceito, o aparelho proporciona uma inspeção de extraordinária nitidez permitindo captar os problemas de modo claro e preciso. Para documentação e pós-processamento do ponto quente (eventual problema) ela possui o Software Reporter Standard e saída USB para transferência de até 1.000 imagens para o PC, com dados e informações inclusas, sistema radiométrico com resolução de 14bits. Este mesmo software oferece a possibilidade de salvar os arquivos para o formato JPEG para envio e apresentação das informações obtida em campo. Preço : R$ 21.025.00 * Prazo de entrega : 30 dias após a entrega do pedido Treinamento Incluso. * Preco com base no dia 23/09/2009 válido até 23/10/2009. Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 42 Termovisor - InfraREM SC180 Câmera digital de 640 x 480 pixels integrada Visor LCD colorido de alta resolução, articulado e com fechamento para proteção do display; Memória SD com capacidade de até 1 Gigabytes, expansível para até 2 gigabytes; Opcionalmente Sistema Bluetooth para gravação de voz sem fio; Software Reporter Standard; Saída de vídeo composto sistema; 02 (duas) baterias recarregáveis de lítio com autonomia de 3,0 horas cada; Especificações Técnicas: Lente padrão de 20º x 15º (16 mm), com opção de ser montada com a lente para médias e longas distâncias como a telescópica de 2x de 14° e para um campo de visão mais amplo é oferecido a lente grande angular de 28°; Faixa espectral 8 até 14 microns; Faixa de temperatura -20 ºC até + 250 ºC, com opção até 600°C e 1000°C Precisão de medição +/- 2%; Medição de temperatura por até03 pontos móveis pela tela/ imagem; Busca automática do ponto mais quente, com definição de área de procura; Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 43 Peso de 0,5 Kg com bateria acoplada internamente; Armazenamento digital, com gravação do arquivo radiométrico com resolução de 16 bits, permitindo pós-processamento e análise das imagens através do Software Reporter Standard incluso, com emissão de relatório salvando no formato Word; Opção de Gravação de voz a ser registrado através do sistema Bluetooth(comunicação sem fio); Alimentação por bateria recarregável de Lítio, acoplada internamente em compartimento selado e com autonomia de 2,5 horas; A InfraREM SC180 é um sistema infravermelho portátil com recursos inovadores como câmera digital acoplada e opcionalmente comentário de voz através do sistema Bluetooth – comunicação sem fio. O equipamento oferece vantagens em relação ao similares nacional sem agregar grande custo no preço final. Seu projeto conta com o sistema de última geração de detectores de fabricação francês, os UFPA´s sem refrigeração (uncooled microbolometer), de marca Ulis. Com o novo conceito, o aparelho proporciona uma inspeção de extraordinária nitidez permitindo captar os problemas de modo claro e preciso. Atendendo às aplicações rotineiras da manutenção preditiva a um custo baixo a sua portabilidade permite ser transportada pela planta para inspeção a qualquer momento sem haver preocupação com poeira ou respingos, cumprindo os padrões da norma IP54, operando em ambientes industriais hostis. Mesmo sendo mais portátil, ela possui as mesmas condições de imageamento térmico, oferecendo segurança e confiabilidade nos dados apresentados. Para documentação e pós-processamento do ponto quente (eventual problema) ela possui o Software Reporter Standard e saída USB para transferência de até 1.000 imagens para o PC, com dados e informações inclusas, sistema radiométrico com resolução de 16 bits. Este mesmo software oferece a possibilidade de salvar os arquivos para o formato JPEG para envio e apresentação das informações obtida em campo. Além dos recursos comentados acima, ela permite abrir as imagens salvas no aparelho para serem analisadas e visualizadas no LCD. A presença do Laser para identificação dos componentes possibilita mais segurança, evitando o uso de objetos para sinalização do equipamento com aquecimento Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 44 Preço : R$ 31.992.00 * Prazo de entrega : 30 dias após a entrega do pedido. Treinamento Incluso * Preco com base no dia 23/09/2009 válido até 23/10/2009. Locação Para locação de equipamentos pela INFRARED SERVICE , para toda a Grande São Paulo, preço segue abaixo : Cameras InfraREM SC180 e SC80 Diaria : R$ 950,00, por 8 horas; 3 a 4 diarias por ano : R$ 900,00; 4 a 6 diarias por ano: R$ 880,00; Pagamento : ate 15 dias a execução do serviço. Treinamentos Proposta de treinamento fornecida pela instituição INFRARED SERVICE , focalizado na manutenção preditivas dos equipamentos, com conteúdo programático do curso : 1 Teoria sobre calor, temperatura e Termografia 1.1 Energia Térmica 1.2 Termodinâmica 1.3 Fluxo de calor 1.4 Calor vs. Temperatura Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 45 1.5 Medição de temperatura 1.6 Transferência de energia térmica 1.7 Quantificação de transferencia de energia térmica 1.8 Mudança de estado 1.9 Calor latente 1.10 Condução 1.11 Condutividade e Resistência 1.12 Calor especifico 1.13 Convecção 1.14 Radiação 1.15 Quantificando a Radiação 1.16 Como a radiação se comporta 1.17 Transmissão da radiação 1.18 Cospos reais 2 Inspeção de sistemas elétricos 2.1 Inspecionando sistemas elétricos 2.2 Condições gerais para inspeções elétricas 2.3 Sistemas elétricos: o que verificar e onde 2.3.1 Linhas de transmissão 2.3.2 Sistemasde linhas de distribuição 2.3.3 Subestações 2.3.4 Instalações de geração de energia 2.3.5 Sistemas elétricos na própria planta 2.4 Considerações para medidas de temperaturas precisas em inspeções elétricas 2.5 Agora que você sabe que esta quente, o que fazer ? Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 46 2.6 Qual a frequencia das inspeções ? 2.6.1 Qual a criticidadedo sistemas ? 2.6.2 “ Regras gerais do dedo polegar “ 2.6.3 Inspeções de aceitação 2.6.4 Antes de paradas ou reparos programados 2.6.5 Depois de modificações de equipamento 2.6.6 Diagnostique problemas especiais 2.6.7 Monitore problemas e condições existentes 2.6.8 Avaliação de desempenho 2.7 Critérios usados na priorização dos problemas encontrados 2.7.1 Segurança 2.7.2 Perda de produção ou clientes 2.7.3 Criticidade Cronograma do curso com duração de 16 horas, distribuidos em 8 horas de treinamento em sala de aula e 8 horas em campo. Material necessario para o treinamento sera disponibilizado pela INFRARED SERVICE , incluindo apostilas e Camera Termografica. Treinamento In-Company: Preço fechado: R$ 5.545,00, treinamento para 6 (seis) pessoas com carga horária de 16 horas, divididos em 2 (dois) dias. Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 47 Comparação com Outros Ensaios Shearografia A shearografia é uma técnica interferométrica capaz de perceber pequenas deformações ocorridas nas superfícies dos materiais ocasionadas após a aplicação de um determinado carregamento. Apesar de ser uma técnica interferométrica e, por este motivo, de grande sensibilidade, sua principal vantagem é a sua capacidade de ser operada fora do ambiente laboratorial Na figura 1apresenta-se um exemplo de imagem obtida por shearografia utilizada na detecção de descolamentos em revestimentos compósitos em campo . A concentração de franjas, destacada na figura pela elipse, indica a presença de pequenas falhas de adesão na borda de uma manta compósita. Figura 1- Resultado obtido em campo com shearografia Um sistema de shearografia é composto principalmente pelos seguintes módulos: visualização e aquisição de imagens (Cabeçote), iluminação e carregamento. Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 48 Figura - Configuração básica de um sistema de shearografia Na figura mostra-se o módulo de visualização e aquisição de imagens composto basicamente por uma câmera digital de alta resolução associada a alguns elementos ópticos e a iluminação da superfície através de um laser. O tipo de carregamento a ser utilizado depende essencialmente da estrutura a ser analisada e pode ser térmico, por vácuo, por pressão interna e até vibracional. O procedimento de inspeção por shearografia consiste em três passos fundamentais para a obtenção da imagem com o resultado: a) Aquisição de imagem de referência da superfície da estrutura em análise; b) Aplicação do carregamento à estrutura em análise; c) Aquisição da imagem da superfície da estrutura no estado deformado; d) Processamento das imagens e obtenção do resultado por meio de software específico. Figura – Posicionamento da iluminação laser e do cabeçote de shearografia Termografia Ensaios Mecânicos Engenharia Mecatrônica Página 49 REFERENCIAS SITES www.ist.utl.pt www.flir.com www.furnas.com.brwww.ufrgs.br www.utfpr.edu.br www.infraredservice.com.br www.componentes.com.br Bibliografia Introdução ás ciências térmicas Auto; Frank W. Schmidt, Robert E. Henderson Carl H. Wolgemuth Editora: Edgard blucher Ltda. Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 15424 NBR 15572 COTEQ 096 INSPEÇÃO DE TUBOS DE RESINA REFORÇADA POR FIBRAS DE VIDRO COM TERMOGRAFIA
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