A Classificação das Aplicações da Termografia A Natureza dos Fenômenos Observados

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1 A Classificação das Aplicações da Termografia A Natureza dos Fenômenos Observados Eng. Attílio Bruno Veratti Inspetor Termografista ITC Nível III Apresentação: as aplicações da termografia podem ser classificadas em quatro categorias principais, segundo a natureza dos gradientes térmicos observados. Estas categorias se adequam muito bem para a organização dos currículos no ensino das aplicações termografia. As inspeções termográficas têm, normalmente, os seguintes objetivos: localização de componentes apresentando defeitos e falhas. determinação da presença ou ausência de materiais ou produtos. determinação de parâmetros operacionais de materiais ou componentes. determinação da ocorrência de fenômenos físicos ou químicos. Em todos os casos, os resultados apresentam-se e devem ser interpretados pelo inspetor termografista na forma de gradientes térmicos. Um gradiente térmico é definido como uma variação linear e contínua de temperaturas em função da distância, a partir de um ponto central de máxima ou mínima temperatura. Analisando os gradientes térmicos, anomalias térmicas podem ser identificadas tanto pela morfologia como pelas temperaturas máximas ou mínimas apresentadas. Localização de componente com defeito em sistema elétrico e determinação da presença de água em material composto. Determinação da condição operacional de material refratário e comprovação da ocorrência de distensão muscular (processo físico e químico) por assimetria de temperaturas. 1

2 Como primeiro passo é importante lembrar que deve-se descartar os gradientes aparentes, resultantes de reflexões. Trata-se de uma classe de reflexões menos freqüente, mas que, no entanto, ocorre (abaixo). Reflexos com aparência de gradientes. Com relação à sua natureza, ou seja, aos mecanismos originais que geram os gradientes térmicos, estes podem ser grupados em quatro categorias: Elétrica Mecânica Fluxo de Produto Fluxo de Calor a) Elétrica: os gradientes térmicos são originários da interação de uma corrente elétrica ou de um campo eletromagnético com o material. Essa interação gera os aquecimentos por efeito Joule, eletroerosão e induções. Aquecimentos gerais de origem elétrica e exemplo de anomalia por falta de fase. 2

3 a.1) Efeito Joule: Exemplo clássico de aquecimento por efeito Joule. Conexão de AT em torre. Cabo em painel. Desbalanceamento entre fases de um motor elétrico. 3

4 a.2) Eletroerosão: Exemplo clássico de aquecimento por eletroerosão em seccionadora AT. Eletroerosão em garra de fusível NH. a.3) Indução: Exemplos de induções em painéis de potência. 4

5 b) Mecânica: os gradientes térmicos são gerados por ações mecânicas do tipo fricção ou vibrações motivadas por folgas, desgaste, falta de lubrificação, alta temperatura de operação, desalinhamento ou desbalanceamento. Aquecimentos gerais em trem de laminação (esquerda) e em máquina de papel (direita). Aquecimentos em rolamento de motor elétrico e em máquina de impressão gráfica. Aquecimento em mancal de bomba de circuito de refrigeração. 5

6 Aquecimento em correias por desalinhamento (esquerda) e folga (direita). Aquecimento em acoplamento autocompensado e em pneumático durante prova automobilística. c) Fluxo de Produto: os gradientes térmicos são gerados pela existência ou inexistência do fluxo de um produto em temperatura diversa da dos arredores. A detecção do produto também pode ser decorrente de um transiente térmico. Os principais exemplos são: tubulações, radiadores, trocadores de calor, linhas de vapor, purgadores. Distribuições térmicas devidas ao fluxo de sangue (esquerda) e de vapor (direita). 6

7 Distribuições térmicas em um purgador operando corretamente (esquerda) e dando passagem direta (direita). Exemplos opostos: falta de circulação em um elemento do radiador de transformador (esquerda) e localização de tubulação pela circulação de água quente (direita). Fluxo de produtos em fornos de processo (alterados por deposição interna nos tubos). 7

8 Níveis em tanques contendo produtos aquecidos. Nível em tanque de água, detectado durante aquecimento solar (esquerda) e vazamento de água em túnel (direita). Vazamento de anômia em frigorífico. d) Fluxo de Calor: os gradientes térmicos originam-se de variações no comportamento térmico dos materiais em estudo, quando submetidos a um fluxo de calor em regime quase-estacionário ou regime transiente. Variações na composição, propriedades térmicas, densidade ou espessura afetarão a distribuição de temperaturas observadas. As principais propriedades térmicas a serem consideradas são: condutividade térmica, capacidade calorífica, mudanças de fase (calor latente). 8

9 d.1) Análise de refratários e isolamentos (regime quase-estacionário) Distribuições de temperaturas em forno de vidro e em regenerador de calor de siderurgia. Falta de isolamento em linha de água gelada e falha de isolamento em frigorífico (vista interna) Distribuições de temperaturas em um UFCC e nas tubulações de um Alto-Forno 9

10 Falhas no revestimento em caldeira e na tubulação dos gases de combustão. d.2) Transientes por Radiação Solar Diferenças de temperatura em automóvel, causadas por absorção de radiação solar. Visualização da infiltração de água na asa de jato comercial. 10

11 Infiltração de água na laje de um edifício, visualizada após o anoitecer. Visualização da estrutura interna em edifício histórico no período matinal. Distribuições de temperaturas na cobertura e nas paredes de uma fábrica, ambas aquecidas pela incidência de radiação solar. 11

12 Delaminação no concreto, em área de estacionamento de aeronaves de um aeroporto. d.3) Mudança de fase (evaporação) Umidade em bobina de papel (esquerda) e secagem de tinta de impressão (direita). d.4) Transiente estimulado por radiação, convecção ou indução Visualização da infiltração de água em componente de jato comercial. 12

13 Visualização da estrutura metálica em concreto por indução eletromagnética. Visualização da estrutura interna de parede em edifício histórico, no qual foi promovido aquecimento por insufladores de ar quente. Conclusão As quatro categorias apresentadas (Elétrica Mecânica - Fluxo de Produto - Fluxo de Calor) nos permitem classificar, de forma prática, todas as aplicações da Termografia nos principais campos da industria, pesquisa e ensaios de materiais. Para efeito de didático, as aplicações da termografia tanto podem apresentadas como quatro as categorias específicas [Elétrica Mecânica Fluxo de Produto Fluxo de Calor] como na forma simplificada, reunidas em duas categorias principais [Eletro-mecânica (Elétrica + Mecânica) e Térmica (Fluxo de Calor e de Produto)] 13

14 Aplicação Elétrica Aplicações Eletro-Mecânicas Aplicação Mecânica Aplicação Fluxo de Produto Aplicações Térmicas Aplicação Fluxo de Calor O Autor Eng. Attílio Bruno Veratti abv@icontec.com.br - Engenheiro Metalurgista formado pela FEI em Especialista em sistemas termográficos com 29 anos de experiência e cursos na Inglaterra, Holanda, Estados Unidos e Suécia pela Agema Infrared Systems, Cincinnati Electronics, Raytek e FLIR Systems. - Implantou atividade de inspeções termográficas na empresa Optronics Sistemas Ópticos e Eletrônicos (representante AGEMA Infrared Systems), sendo posteriormente gerente de marketing da mesma. - Autor do livro Termografia - Princípios e Aplicações (1984 e 1992). - Autor do CD "Termografia" primeiro trabalho multimídia no campo da Termografia (1997). - Autor da metodologia que deu origem às normas Petrobrás N-2475 e Eletronuclear PN- T12 para classificação de componentes elétricos aquecidos (reg. CONFEA /85). - Acumula mais de 2800 inspeções termográficas, incluindo os mais diversos campos de aplicação e desenvolvimento da Termografia. - Autor do livro Procedimentos de Segurança em Inspeções Termográficas de Sistemas Elétricos (2005). - Atualmente diretor da empresa ICON Tecnologia e consultor de diversas empresas na área de desenvolvimento de novas aplicações da Termografia. - Responsável pelo site de pesquisa e banco de informações - Termografista Nível II (2006) e Nível III (2007) pelo ITC Boston, USA (Norma ASNT SNT-TC-1). - Termografista Nível II (2008) pelo ITC - Estocolmo, Suécia (Norma ISO 18436) - Membro das Comissões de Certificação e Normalização da ABENDE. 14

15 - Na área de cursos capacitou mais de 2000 profissionais no período 1980 a 2006, após essa data atua como membro da equipe de Instrutores Licenciados do ITC Infrared Training Center, Estocolmo. Créditos das imagens: ICON Tecnologia Infrared Training Center Arq. Elisabetta Rosina (Polimi - Itália) Meditecna (Argentina) Battistella Petrobras REVAP Petrobras RECAP Petrobras SIX ITAM VEM Colvin (Chile) Insp. Termog. NI Adilson Franco (ICON Tecnologia) Insp. Termog. NI Tiago Cruz (Battistella) Insp. Termog. NII Erandy Flores (ITC LA México) Insp. Termog. NII Olavo Rabello (ITC LA Brasil) ICON 0902 v