Termografia-Curso Bsico de Ter

CURSO BÁSICO DE TERMOGRAFIA APLICADA A INDÚSTRIA Curso de Princípios Básicos da Termografia ministrado para a TENACE ENGENHARIA E CONSULTORIA LTDA – SALVADOR - BA.

SETEMBRO 2008 _______________________________________________________________________________________________________________________________

THERMOTRONICS SERVIÇOS TERMOGRÁFICOS LTDA. Rua Paraguassú, 364, sala 03, Juvevê – Curitiba / PR - BRASIL - CEP: 80030-270 FONES VOZ: (41) 3352 -1231 / FAX: (41) 3352 – 1246 / CNPJ: 80.267.255/0001 80.267.255/0 001 – 54 / Insc. Est: Isento

SUMÁRIO APRESENTAÇÃO 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................

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2. BREVE HISTÓRICO ........................................................................................................................

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3. PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DO INFRAVERMELHO ................................................................ 3.1 O Infravermelho como radiação eletromagnética................................................................ 3.2 O Corpo Negro e o Corpo Cinza ......................................................................................... 3.3 Absorção, Reflexão e Transmissão..................................................................................... 3.3.1 Transmissão e janelas atmosféricas........................................................................ 3.3.2 O fator Emissividade................................................................................................ 3.3. Atenuação Atmosférica..............................................................................................

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4. CÂMERAS INFRAVERMELHAS ..................................................................................................... 4.1 Com resfriamento Criogênico .............................................................................................. 4.2 Com resfriamento Termoelétrico ......................................................................................... 4.3 Componentes básicos de uma câmera infravermelha ........................................................ 4.4 Óptica .................................................................................................................................. 4.5 Outros equipamentos ..........................................................................................................

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5. COMO EFETUAR UMA INSPEÇÃO TERMOGRÁFICA ................................................................. 5.1 Set-up do equipamento ....................................................................................................... 5.2 Level.................................................................................................................................... 5.3 Span .................................................................................................................................... 5.4 Vidros e acrílicos ................................................................................................................. 5.5 Janelas infravermelhas ....................................................................................................... 5.6 Regras básicas de fotografia ..............................................................................................

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APLICAÇÕES ................................................................................................................................ 6.1 A termografia em sistemas elétricos ................................................................................... 6.1.1 Fontes de variações de padrões térmicos em sistemas elétricos.................................... 6.2 A termografia em equipamentos mecânicos ....................................................................... 6.3 Termogramas de grandes áreas .........................................................................................

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THERMOTRONICS SERVIÇOS TERMOGRÁFICOS LTDA. Rua Paraguassú, 364, sala 03, Juvevê – Curitiba / PR - BRASIL - CEP: 80030-270 FONES VOZ: (41) 3352 -1231 / FAX: (41) 3352 – 1246 / CNPJ: 80.267.255/0001 – 54 / Insc. Est: Isento

6.4 A termografia em sistemas de produção industrial ............................................................. 6.5 Outras Aplicações................................................................................................................

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7. COMO DISCRIMINAR O QUE É UM PROBLEMA DO QUE NÃO É .............................................. 7.1 Consistência ........................................................................................................................

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8. PROBLEMAS TÍPICOS NA FORMAÇÃO DE IMAGENS ................................................................

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9. ALGUMAS NORMAS TÉCNICAS APLICÁVEIS.............................................................................. 9.1 Critérios da IETA ................................................................................................................. 9.2 Critérios da Industria Nuclear .............................................................................................. 9.3 Critérios da Marinha Norte-Americana ................................................................................ 9.4 Critério da temperatura absoluta corrigida combinado com a Posição estratégica do componente .............................................................................................................................. 9.4.1 classificação térmica................................................................................................ 9.4.2 classificação estratégica ..........................................................................................

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REFERÊNCIAS

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APRESENTAÇÃO

O presente curso tem por finalidade trazer aos seus participantes os conhecimentos básicos sobre TERMOGRAFIA e, principalmente, apresentar algumas formas de como PENSAR no Infravermelho. Aparentemente a Termografia apenas apresenta uma imagem dos objetos do cotidiano vistos pelo Infravermelho. Mas esse pensamento é enganoso e, para avaliar corretamente uma imagem gerada por um termovisor, é necessário que se aprenda a ver com outros olhos o que se está habituado a ver apenas na luz visível. Os requisitos mínimos para a interpretação confiável de uma imagem térmica são, a qualidade do termovisor e o preparo do operador. Sem esses dois itens, a margem de erro torna-se muito grande e a própria termografia tem sofrido alguns revezes na credibilidade devido a equipamentos de baixa resolução – e por isso mesmo mais baratos – e mão de obra pouco qualificada. No infravermelho, muitas coisas são diferentes. Paredes com a mesma temperatura não tem cantos, vidros e acrílicos são opacos, alguns objetos “brilham” sem motivo aparente enquanto outros se apresentam escuros e até “invisíveis”. Simples orifícios aparecem mais “claros” que a parede onde estão incrustados. A escuridão não é escura e a luz do dia às vezes mais atrapalha do que ajuda. Quando falamos de imagens térmicas, é necessário pensar: o que estou vendo? O que está acontecendo ali agora? Que tipo de fenômeno está acontecendo nisso que estou vendo? Como deveria ser o perfil térmico desse fenômeno se ele ocorresse normalmente? Se não está dessa maneira esperada, então o que está acontecendo? _______________________________________________________________________________________________________________________________


Esse “pensar no térmico” é o objetivo final desse curso. Bom proveito!

Mario Cimbalista Jr. Eng. Eletricista CREA – 8ª Região 8175-D Especializado em Termografia desde 1979 Fundador da Thermotronics em 1987

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CAPÍTULO I INTRODUÇÃO

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1. INTRODUÇÃO Se consultarmos o Aurélio, podem-se encontrar duas definições para a Termografia:

Termografia: [De term(o)- + -grafia.] 1. Sistema de imprimir pequenas chapas, pelo qual a impressão tipográfica normal adquire relevo mediante pulverização com resina, que adere à tinta fresca e intumesce por aquecimento na estufa a que são levadas às folhas em esteira de velocidade regulável; relevo tipográfico. 2. Radiol. Método de diagnóstico de certas doenças, como tumores de seio, mediante utilização de registro fotográfico, feito por câmara de infravermelho, das temperaturas da superfície do corpo, com base na irradiação infravermelha dele emanada.

Já o Houaiss define:

Termografia: Datação, 1877 cf. MS Acepções Substantivo feminino 1. Técnica de registro gráfico das temperaturas de diversos pontos do corpo por detecção da radiação infravermelha por ele emitida, utilizada, esp. em medicina, no diagnóstico de tumores da mama 2. Rubrica: artes gráficas. Designação comum a todos os processos de impressão que envolva o emprego de calor, esp. o processo pelo qual se transmite relevo à impressão tipográfica normal, pulverizando-a com resina que, aderindo à tinta fresca, funde-se e intumesce por aquecimento em estufa especial. 78 Etimologia term(o)- + -grafia; f.hist. 1877 thermographía; a datação é para a acp. de gráf Vemos assim que, apesar de mais próximas da realidade, ambas definições contém referências restritas unicamente à aplicação médica da Termografia. Expandindo essa definição então teríamos: _______________________________________________________________________________________________________________________________


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CAPÍTULO II BREVE HISTÓRICO

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2. BREVE HISTÓRICO Sir William Herschel, (Fig.1) um astrônomo inglês, descobriu o Infravermelho em 1801. Como era típico dos cientistas daquela época, Herschel construía seus próprios telescópios ficando, portanto, bastante familiarizado com lentes e espelhos. Sabendo que a luz solar continha todas as cores do espectro, e que era também uma fonte de calor, Herschel queria descobrir qual era, ou quais eram as cores responsáveis pelo aquecimento dos objetos. Para isso, idealizou um experimento usando um prisma, papelão e termômetros com bulbos pretos onde mediu as temperaturas das diferentes cores (Fig. 2) . Herschel observou um aumento de temperatura à medida que movia o termômetro de violeta para o vermelho no

Fig.1 Sir Willian Herschel

espectro criado pela luz do Sol atravessando o prisma. Diz a lenda que ao terminar sua experiência, ele colocou o termômetro “abaixo” do vermelho e notou que, mesmo fora do alcance dessa cor, o termômetro aquecia mais que sob o vermelho. Descobriu assim que a temperatura mais quente Fig.2 Experiência com as côres

ocorria, de fato, além da luz vermelha (Fig. 3).

A radiação que causou esse aquecimento não era visível e Herschel denominou essa radiação invisível como “raios caloríficos”. Hoje, é conhecida como radiação infravermelha ou simplesmente Infravermelho.

Fig.3 Temperatura das côres

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CAPÍTULO III PRINCIPIOS FUNDAMENTAIS DO INFRAVERMELHO

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3. PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DO INFRAVERMELHO 3.1 O Infravermelho como radiação eletromagnética

O Infravermelho é simplesmente calor irradiado como radiação eletromagnética

Fig.4 Radiação Eletromagnética.

(Fig. 4) proveniente da agitação molecular de qualquer objeto que esteja acima do zero Absoluto (-273,15 ºC). Assim como a luz visível e demais

fenômenos do mesmo tipo, o

Infravermelho está sujeito às mesmas leis de incidência, reflexão, transmissão e absorção sendo que difere apenas pela maneira como interage com os objetos à sua volta.

3.2 O Corpo Negro e o Corpo Cinza

O objeto perfeito em termos de irradiação é o chamado Corpo Negro (Fig. 5) que emitiria 100% da radiação que lhe atinge a superfície vinda de dentro. Da mesma forma, por ser um irradiador perfeito, o Corpo Negro teria também de absorver toda a radiação que lhe chega. No entanto, esse Corpo Negro é uma construção teórica

Fig.5: Corpo Negro.

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CAPÍTULO IV CÂMERAS INFRAVERMLEHAS

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4. CÂMERAS INFRAVERMELHAS Atualmente no mercado mundial existem basicamente dois tipos de câmeras infravermelhas: as que utilizam algum tipo de resfriamento criogênico e as que utilizam um resfriamento por efeito termoelétrico. A necessidade de resfriamento se explica pela necessidade da existência de uma câmara “escura” para que a imagem térmica possa se formar. Fazendo uma correlação com as câmeras fotográficas, vemos que é necessário para o registro fotográfico, que uma câmera tenha um local onde não está presente o que ela queira registrar. Nesse caso específico da câmera fotográfica, há uma câmara escura, onde não entra luz. Nos tempos dos filmes químicos, era comum o erro de abrir-se a tampa da máquina e “velar” o filme, permitindo que se entrasse luz na câmara escura, e perdendo-se todas as fotos. Similarmente, para a detecção do Infravermelho, que é substancialmente calor, há a necessidade de uma câmara fria, contra a qual possam ser registradas variações do calor incidente.

4.1 Com Resfriamento Criogênico

As câmeras com resfriamento criogênico propiciam imagens extremamente nítidas (pois podem ter uma distância muito pequena entre os pixels nos sensores formadores de imagem), tem um tempo de resposta muito rápido (devido à grande troca de calor entre o sensor e o liquido refrigerante) e são extremamente sensíveis, chegando hoje a 20 mK (mili Kelvins). Como desvantagem implicam ou na substituição freqüente do líquido de resfriamento – normalmente nitrogênio liquido, ou na manutenção e eventual substituição da micro-bomba de compressão do liquido, que nesse caso pode chegar ao Hélio líquido. São câmeras que apresentam características adequadas por exemplo, à inspeção em fornos petroquímicos devido às partículas e gases dissolvidos nessa atmosfera, ao uso astronômico e ao uso multifrequencial (ondas longas e curtas simultaneamente).

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CAPÍTULO V COMO EFETUAR UMA INSPEÇÃO TERMOGRÁFICA

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CAPÍTULO VI APLICAÇÕES

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CAPÍTULO VII COMO DISCRIMINAR UM PROBLEMA

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CAPÍTULO VIII PROBLEMAS NA FORMAÇÃO DE IMAGENS

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8. PROBLEMAS TÍPICOS NA FORMAÇÃO DE IMAGENS Ao apontar um termovisor sobre um objeto qualquer, alguns cuidados devem ser observados:

A. Como é a superfície sob observação? A emissividade é alta? Há reflexos?

B. Como está a temperatura ambiente? Qual a sua influência no objeto observado?

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CAPÍTULO IX NORMAS TÉCNICAS APLICÁVEIS

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