Reabilitação e Reforço de Estruturas

Transcrição

1 Mestrado em Engenharia Civil 2011 / 2012 Reabilitação e Reforço de Estruturas Aula 06: Métodos de inspecção e diagnóstico Termografia de infra-vermelho. Eduardo S. Júlio 1/22

2 João Ramos ESTG Leiria 2/22

3 Forno Rotativo de Cal Inspecção de Condição 3/22

4 Termografia infravermelho. Definição: Todos os corpos, pelo facto de estarem a uma temperatura superior ao zero absoluto emitem radiação térmica. Os sistemas de termografia infravermelha captam essa radiação e convertem-nana numa imagem que representa a distribuição da temperatura superficial do objecto observado. 4/22

5 Radiação Térmica - Conceitos Gerais o o Transmissão de energia na forma de onda electromagnética, caracterizada por um comprimento de onda [ λ ]; Espectro electromagnético dividido em bandas, delimitadas em função do comprimento de onda, traduzindo as características físicas das fontes emissoras Raios X U. V. Visível I.V. Microondas Ondas de rádio 1,E-06 1,E-04 1,E ,E+04 1,E+06 λ, µ m 0.4 µm 0.75 µm 100 µm Radiação Térmica 5/22

6 Leis da Radiação Lei de Planck, Lei de Wien Corpo Negro Relação da distribuição espectral da radiação térmica com a temperatura 6/22

7 Leis da radiação Lei de Stefan-Boltzmann : W = σ ε T 4 W : radiação total emitida [ W / m 2 ] σ : constante de Boltzman [ 5.8 x 10-8 W m -2 K -4 ] ε : emissividade T : temperatura [ K ] A emissividade representa a capacidade de emissão dos corpos reais (0 < ε < 1) 7/22

8 Radiação dos corpos reais ε + ρ + τ = 1 Eo : energia emitida Er : energia reflectida Et : energia transmitida ε : emissividade ρ : coef. de reflexão τ : coef. transmissibilidade Condição de equilíbrio: Eo + Er + Et = Ei 8/22

9 Emissividade e Reflexão o o o Corpo negro: ε = 1 ; ρ = τ = 0 Espelho perfeito: ρ = 1 ; ε = τ = 0 Corpo transparente: τ = 1 ; ε = ρ = 0 Valores típicos de emissividade : Alumínio em bruto ε = 0.68 Alumínio oxidado ε = 0.85 Alumínio polido ε = 0.1 Cimento ε = 0.95 Plástico branco ε = 0.84 Plástico negro ε = /22

10 Classificação dos sistemas de termografía infravermelho Pontuais - Pirómetros IR Medida de temperatura num ponto Equipamentos fixos e portáteis Lineares - Scanners de linha Obtenção de perfis de temperatura Combinados com deslocamento, permitem obter mapas térmicos Superficiais - Câmaras termográficas Sistemas de formação de imagens térmicas Distribuição da temperatura superficial em tempo real 10/22

11 Aplicações. Construção civil Localização de fugas caloríficas Estudo de perdas energéticas através de paredes Detecção de problemas de isolamento Localização de humidades internas 11/22

12 Aplicações. Indústria Automóvel 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 12/22

13 Aplicações. Fornos e Refractários Estudo da espessura das paredes do refractário Controlo de temperatura em fornos Localização de fugas de calor Estudo do funcionamento dos queimadores 13/22

14 Aplicações. Electrónica Distribuição de temperatura em circuitos impressos Inspecção e controlo de qualidade de placas Análise térmica de placas de circuito impresso Detecção e localização de curto-circuitos Controlo de especificações na recepção de componentes 14/22

15 Aplicações. Indústria de Processo Controlo de qualidade dos produtos Monitorização térmica do processo Medida de temperatura dos produtos em cada fase Ajustes de maquinaria de produção 15/22

16 Aplicações. Medicina Determinação de problemas circulatórios Localização de infecções ocultas Análise de danos musculares Estudo de problemas de locomoção Medicina veterinária 16/22

17 Aplicações. Aeronáutica Estudos de estructuras tipo sandwich ou painel de abelha Análise do comportamento térmico de pás Caracterização térmica de reactores Localização de infiltrações de água Estudos em túnel de vento 17/22

18 Aplicações. Vigilância e Segurança Visão nocturna Vigilância aérea Combate a incêndios Controlo de tráfego marítimo Visão através de fumo e nevoeiro 18/22

19 Aplicações. Dispositivos Mecânicos Análise de aquecimento em chumaceiras Detecção de aquecimento por fricção Estudo de aquecimento de escovas Determinação do estado de bobinas 19/22

20 Aplicações. Instalações Eléctricas Localização de sobre-aquecimentos nos contactos 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 20/22

21 Factores que afectam a medida, externos ao sistema Emissividade da superficie Capacidade do corpo para radiar energia na banda infravermelho Temperatura ambiente Proporção da radiação vinda do exterior que é reflectida na superficie Absorção atmosférica Redução da radiação que chega à lente ao atravessar a atmosfera 21/22

22 Vantagens da medida por IV Pode-se medir com facilidade a temperatura de objectos móveis e de difícil acesso Ao ser uma técnica sem contacto não interfere com o funcionamento e comportamento próprio do elemento a medir Facilidade e rapidez na medida de grandes superficies Medida de temperatura de vários objectos ao mesmo tempo Tempo rápido de resposta. Permite seguir fenómenos transitórios de temperatura Precisão elevada e alta repetibilidade. Fiabilidade das medições 22/22