Termografia Nível 1

INSTRUTOR Marcelo Meneses Ramos de Araújo Formação acadêmica em Inglês, pela Universidade Federal do Piauí - UFPI; formado em Eletroeletrônica, pelo Instituto Federal do Piauí – IFPI e pósgraduação em Engenharia de Automação e Produção pela Faculdade de Engenharia e Negócios – FAENE. Também sou Termografista reconhecido pela Infrared Training Center – ITC. Trabalhei por 11 anos na Vale, na área de Engenharia e Inspeção Preditiva de Mina e Usina.

Conhecendo sobre a Termografia e suas aplicações A termografia é uma técnica de inspeção preditiva nãodestrutiva (sem contato) que é bastante usada para realizar diagnósticos precisos e evitar muitas falhas. É uma tecnologia que já faz parte da Indústria 4.0. Hoje, a termografia é usada em diversas áreas. Vejamos algumas delas: Inspeção de equipamentos elétricos, mecânicos, automotivos, construções civis, fabricação de plástico, papeis, vidro, alimentos, indústrias petroquímicas, climatizações, diversas aplicações médicas, militares e muito mais...

A inspeção termográfica pode ser aplicada em qualquer atividade onde o monitoramento da temperatura for crucial para um diagnóstico antecipado e preciso. Veja esse exemplo prático aplicado na Fórmula 1.

Conhecendo sobre a Termografia e suas aplicações

Qual a razão para você está aqui?

Viemos a esse mundo para quê? Estamos aqui para caminharmos sem ninguém? Por algum momento até acredito que temos que ficar sozinhos para nos encontrarmos... Mas há etapas em nossa existência que para conseguirmos algo temos sempre que pensar em grupo, no coletivo, no próximo, para alcançarmos êxito na vida!

A importância do trabalho em equipe

Termografia Nível 1

Objetivos do treinamento

Conteúdo Programático

Termografia Nível 1 Instrutor: Marcelo Meneses

Termografista reconhecido pela Infrared Training Center – ITC Carga Horária do Treinamento: 04h 20min

UNIDADE I: História da Termografia 1 – William Herschel: pai da termografia 1.1 – Um pouco sobre William Herschel; 1.2 – Como a radiação infravermelha foi descoberta e o uso da termografia atualmente.

UNIDADE II: Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.1 – Termodinâmica 2.1.1 – Calor; 2.1.2 – Temperatura; 2.1.3 – 1ª Lei da Termodinâmica; 2.1.4 – 2ª Lei da Termodinâmica. 2.2 – Transferência de calor 2.2.1 – Condução; 2.2.2 – Convecção; 2.2.3 – Radiação.

2.3 – Espectro Eletromagnético 2.4 – Radiação Infravermelha 2.5 – Radiação Térmica 2.6 – Equilíbrio Térmico 2.7 – Emissividade 2.8 – Corpo Negro 2.8.1 – Lei de Kirchhoff; 2.8.2 – Radiação Total de Saída. 2.9 – Estados da Matéria

2.10 – Escalas de Temperatura 2.10.1 – Celsius (°C); 2.10.2 – Fahrenheit (F); 2.10.3 – Kelvin (K): Escala Absoluta; 2.10.4 – Relação entre as escalas.

Conteúdo Programático

Termografia Nível 1 Instrutor: Marcelo Meneses

Termografista reconhecido pela Infrared Training Center – ITC Carga Horária do Treinamento: 04h 20min

UNIDADE III: Aplicando a Termografia 3 – Análise de uma imagem térmica 3.1 – Mais uma definição de termografia infravermelha; 3.2 – Requisitos importantes para a análise; 3.3 – Métodos de Análise Termográfica 3.3.1 – Método Qualitativo 3.3.1.1 – Foco Térmico; 3.3.1.2 – Escala (Range); 3.3.1.3 – Nível (Level), Amplitude; 3.3.1.4 – Distribuição de cores no pallet (paleta) na escala. 3.3.2 – Método Quantitativo 3.3.2.1 – Funções de Medição 3.3.2.1.1 – Spot; 3.3.2.1.2 – Área; 3.3.2.1.3 – Isotérmica. 3.4 – Tipos de Termovisores 3.4.1 – Classificação; 3.4.2 – Faixa de temperatura; 3.4.3 – Termograma. 3.5 – Aplicações da Termografia Infravermelha

UNIDADE IV: Parâmetros no termovisor 4 – Preparando a câmera termográfica para inspeção 4.1 – Verificar tabela de emissividade do objeto a ser inspecionado, temperatura refletida, distância do objeto, umidade relativa do ar, temperatura atmosférica; 4.2 – Limitações da Inspeção Termográfica; 4.3 – Normas Aplicáveis.

UNIDADE V: Conclusão

UNIDADE I : História da Termografia William Herschel (Hanôver, 15 de novembro de 1738 — Slough, 25 de agosto de 1822; morreu aos 84 anos) foi um astrônomo e compositor alemão naturalizado inglês. Aos 19 anos mudou-se para a Inglaterra onde passou a ensinar música, antes de se tornar um organista. Com o tempo passou a estudar astronomia e ficou famoso por sua descoberta do planeta Urano, assim como de duas de suas luas (Titânia e Oberon). Também conhecido pelas vinte e quatro sinfonias que compôs. Foi o primeiro presidente da Royal Astronomical Society. E Também descobriu duas luas de Saturno e a existência da radiação infravermelha, por isso é considerado o pai da termografia.

UNIDADE I : História da Termografia Radiação Infravermelha sendo descoberta e a Termografia nos dias atuais

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha A termografia está fundamentada no fato de que todos os objetos com temperatura acima do zero absoluto emitem radiação térmica, radiação que inclui comprimentos de onda classificados como infravermelho. Quanto maior for a temperatura do objeto, mais intensa será a potência de sua radiação emitida. E para aprendermos sobre a termografia infravermelha teremos que entender os fenômenos físicos que envolvem essa técnica de preditiva. E para iniciar esta unidade, vamos apreciar um vídeo que fala sobre a possibilidade de se atingir o "zero absoluto" de uma temperatura.

UNIDADE II : Conceitos Básicos

Cavaleiros do Zodíaco e o Zero Absoluto

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.1 – Termodinâmica "A Termodinâmica é a área da Física que estuda diversos fenômenos e sistemas físicos complexos em que podem ocorrer trocas de calor, transformações de energia e variações de temperatura.“ (Brasil Escola – UOL: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/termodinamica.htm) 2.1.1 – Calor Calor é a transferência de energia de uma região para outra, como resultado de uma diferença de temperatura entre elas. Essa energia se origina da agitação das moléculas das quais a matéria é constituída e sua transferência se processa da região mais ardente para a mais fria. O calor é, portanto, um fenômeno transitório, que detém quando não existe mais uma diferença de temperatura, (Holst, 2000). 2.1.2 – Temperatura Fisicamente, a temperatura é a medida do grau de agitação das partículas constituintes de um corpo, ou seja, quanto mais quente está determinado objeto, maior é a agitação de suas moléculas e consequentemente maior será sua temperatura.

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.1 – Termodinâmica 2.1.3 – 1ª Lei da Termodinâmica A Primeira Lei da Termodinâmica se relaciona com o princípio da conservação da energia. Isso quer dizer que a energia em um sistema não pode ser destruída nem criada, somente transformada. Ou seja, toda a energia que é transferida para um corpo pode ser armazenada no próprio corpo, nesse caso, transformando-se em energia interna. A outra porção de energia que é transferida para o corpo pode ser transferida para a vizinhança na forma de trabalho ou na forma de calor. Um exemplo prático da conservação de energia ocorre quando uma pessoa usa uma bomba para encher um objeto inflável, ela está usando força para colocar ar dentro do objeto. Isso significa que a energia cinética faz o pistão abaixar. No entanto, parte dessa energia se transforma em calor, que é perdida para o meio.

Fórmula da 1ª lei

A quantidade de calor, o trabalho e a variação de energia interna possuem como unidade de medida padrão o Joule (J).

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.1 – Termodinâmica 2.1.4 – 2ª Lei da Termodinâmica A segunda lei se refere à transferência de calor, que ocorre sempre do corpo mais quente para o corpo mais frio. Isso acontece de forma espontânea, mas o contrário não. O que significa dizer que os processos de transferência de energia térmica são irreversíveis. A grandeza física relacionada com a Segunda Lei da Termodinâmica é a entropia, que corresponde ao grau de desordem de um sistema.

UNIDADE II : Conceitos Básicos Vamos entender mais um pouco sobre troca de calor através do vídeo a seguir...

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.2 – Transferência de calor 2.2.1 – Condução A condução pode ser definida como o processo pelo qual a energia é transferida de uma região de alta temperatura, para outra de temperatura mais baixa dentro de um meio (sólido ou líquido) ou entre meios diferentes em contato direto. 2.2.2 – Convecção A convecção pode ser definida como o processo pelo qual a energia é transferida das porções quentes para as porções frias de um fluido, através da ação combinada de: condução de calor, acúmulo de energia e movimento de mistura, a transmissão de calor por convecção é classificada, de acordo com o modo de motivação do fluxo, sendo elas naturais ou forçadas (Quites & Lia, 2005). Quando o movimento de mistura tem meramente o lugar como resultado da diferença de densidade causado pelos gradientes de temperatura, falamos de convecção natural ou livre. Em outras palavras, é quando somente o efeito da gravidade atua; quando o movimento de mistura é induzido por algum agente externo, tal como uma bomba ou ventilador, chamamos de convecção forçada (Quites & Lia, 2005). 2.2.3 – Radiação A transmissão de calor por radiação ocorre sem contato físico entre os corpos, através de ondas eletromagnéticas. A propagação de calor do sol para a Terra é um exemplo típico de radiação.

UNIDADE II : Conceitos Básicos Entendendo melhor sobre condução, convecção e radiação através do vídeo a seguir...

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.3 – Espectro Eletromagnético O espectro eletromagnético é uma escala de radiações eletromagnéticas. Dentro dessa escala temos uma divisão de 7 tipos de ondas, sendo elas: raios gama, raios x, raios ultravioletas, luz visível, raios infravermelhos, micro-ondas e ondas de rádio.

Quanto maior a temperatura do objeto, maior a radiação infravermelha emitida por ele. Esta radiação possui um comprimento de onda impossível de ser vista a olho nu, como mostra no espectro eletromagnético acima. A câmera termográfica consegue enxergar essa faixa invisível ao olho humano, associando cores às temperaturas medidas.

UNIDADE II : Conceitos Básicos Aprendendo sobre espectro eletromagnético

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.4 – Radiação Infravermelha O espectro eletromagnético é uma escala de radiações eletromagnéticas. Dentro dessa escala temos uma divisão de 7 tipos de ondas, sendo elas: raios gama, raios x, raios ultravioletas, luz visível, raios infravermelhos, micro-ondas e ondas de rádio. 2.5 – Radiação Térmica Para conceituar a radiação térmica, Chrzanowski (2001) diz que a mesma é a radiação eletromagnética que os objetos emitem sempre que suas temperaturas se encontram acima do zero absoluto. Ela é propagada por ondas eletromagnéticas e não necessitam de um meio para isso. Segundo Kersul (2014, p.23) “A radiação térmica ocorre na faixa do espectro eletromagnético inteiro, e sua intensidade depende da temperatura da fonte e em que parte do espectro você está olhando. Nas temperaturas que encontramos ao nosso redor, a intensidade mais alta está na faixa do infravermelho”. 2.6 – Equilíbrio Térmico Equilíbrio térmico é uma condição termodinâmica na qual dois ou mais corpos encontram-se à mesma temperatura. Essa condição é atingida espontaneamente, uma vez que corpos em temperaturas diferentes trocam calor entre si até que suas temperaturas se equilibrem. Esse, também, é o conceito central por trás da lei zero da Termodinâmica. Tal lei estabelece que, no caso em que dois sistemas termodinâmicos, A e B, encontrem-se em equilíbrio térmico com um terceiro sistema termodinâmico, C, então, A e B também estarão em equilíbrio térmico.

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.7 – Emissividade A razão entre energia emitida por um corpo em um determinado comprimento de onda e a de um corpo negro, à temperatura igual dá-se o nome de emissividade (Santos, 2006). Sendo assim, quanto maior a temperatura, mais radiação é emitida; e em temperaturas mais baixas o objeto emite menos radiação. E vale lembrar que cada material tem sua taxa de emissividade. Como os equipamentos termovisores medem temperatura indiretamente, pois enxergam apenas a radiação, as leituras de temperatura captadas pelo termovisor são imperiosamente dependentes da emissividade. Os valores de emissividade variam de 0 (zero) a 1 (um), sendo os menores valores característicos de objetos refletores e os maiores valores de objetos emissores. A direção de observação relativa à superfície pode causar variação do valor de emissividade (GAUSSORGUES, 1994).

UNIDADE II : Conceitos Básicos Vamos aprender mais sobre emissividade de um corpo?

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.7 – Emissividade Caso a emissividade do objeto a ser termografado não estiver na tabela da câmera, use um pedaço de fita isolante de aproximadamente 6 x 3 cm na superfície a ser estudada. Posicione esta fita no local e aguarde por uns dez minutos até a estabilização da temperatura. Dessa forma podemos inserir o valor da emissividade da fita isolante, que é 0,97, e realizar a termografia medindo a temperatura da fita. Depois mova o cursor para a área do objeto sem fita e ajuste a nova emissividade até obter a mesma temperatura encontrada na fita isolante, então crie sua própria tabela de emissividade e faça a inspeção termográfica do objeto. Veja exemplo abaixo:

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.8 – Corpo Negro Corpo negro é um corpo ideal que absorve toda a radiação térmica incidente. É, portanto, um absorvedor perfeito, uma vez que seu poder de absorção é igual a 1. Gustav Robert Kirchhoff, em 1860, propôs o termo Corpo Negro como sendo um corpo capaz de absorver toda radiação incidente, independente do comprimento de onda, direção de incidência e sua polarização. A radiação por ele emitida teria uma distribuição espectral dependente apenas de sua temperatura, para tal corpo estar em equilíbrio termodinâmico, ele deveria irradiar energia na mesma taxa em que a absorve (AGA, 1969). Portanto, um Corpo Negro, além de ser um absorvedor, é também um emissor perfeito e não é um transmissor (Groote, 2004).

UNIDADE II : Conceitos Básicos Entendendo melhor sobre Corpo Negro com o Radiômetro de Crookes

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.8 – Corpo Negro 2.8.1 – Lei de Kirchhoff De acordo com a Lei de Kirchhoff para radiação térmica, a proporção de energia radiante para absorção de um corpo em equilíbrio térmico é independente de suas propriedades físicas, apenas relacionada ao comprimento de onda e temperatura. Essa lei também demonstra que um absorvedor perfeito de energia infravermelha é, também, um emissor perfeito. Gustav Robert Kirchhoff, físico alemão (Königsberg, 12 de março de 1824 — Berlim, 17 de outubro de 1887).

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.8 – Corpo Negro 2.8.2 – Radiação Total de Saída A radiação total de saída de um corpo material é a somatória de toda radiação emitida, além da refletida e transmitida pelo corpo de origem de outras fontes de radiação.

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.9 – Estados da Matéria Os estados da matéria estão diretamente relacionados com a quantidade de energia térmica que um objeto mostra em um determinado momento. Quando um objeto com energia maior é colocado em contato com outro de energia menor, a energia térmica do objeto maior será transferida para o de menor energia.

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.10 – Escalas de Temperatura As escalas termométricas são utilizadas para medir a temperatura (medida do grau de agitação das moléculas). Ou seja, elas são utilizadas para indicar se um determinado corpo está quente ou frio. Já existiram diversas escalas termométricas ao longo da História, mas apenas três são utilizadas nos dias atuais, sendo elas: Celsius, Fahrenheit e Kelvin. Essas escalas utilizam como padrão os pontos de fusão e ebulição da água. 2.10.1 – Celsius (°C) Escala de temperatura, símbolo C, no qual 0° C é o ponto de congelamento da água e 100° C é o ponto de ebulição da água. 2.10.2 – Fahrenheit (F) Escala termométrica de símbolo F, no qual 32° F é o ponto de congelamento da água e 212° F é o ponto de ebulição da água. 2.10.3 – Kelvin (K) Escala de temperatura absoluta ou escala termodinâmica, cujo símbolo é K, no qual o ponto de congelamento da água tem o valor de 273 K e o de ebulição 373 K. É a escala termométrica adotada pelo Sistema Internacional.

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.10 – Escalas de Temperatura 2.10.4 – Relação entre as escalas O termômetro é um dispositivo que permite verificar a temperatura ambiente. Ele pode apresentar diferentes escalas. A leitura da temperatura de seu termômetro é relacionada com a proporção da energia cinética das partículas. Observem na figura os pontos de congelamento e ebulição da água em cada escala: Kelvin (K), Celsius (°C) e Fahrenheit (F). Como as três escalas termométricas são utilizadas em lugares diferentes, é interessante saber a forma de converter uma em outra. Para isso, basta utilizar a seguinte relação:

UNIDADE II : Conceitos Básicos 2 – A física na termografia infravermelha 2.10 – Escalas de Temperatura 2.10.4 – Relação entre as escalas

UNIDADE II : Conceitos Básicos Exercícios 1 – Marque a única alternativa verdadeira: a) Quanto maior for a temperatura do objeto, menor será a radiação emitida. b) Nem todos os objetos com temperatura acima do Zero Absoluto emitem radiação térmica. c) A termografia está fundamentada no fato de que todos os objetos com temperatura acima do zero absoluto emitem radiação térmica. d) A radiação não inclui comprimentos de onda classificados como infravermelho. e) Nenhuma das alternativas acima está correta.

Resposta é a letra C

UNIDADE II : Conceitos Básicos Exercícios 2 – Qual nome é dado à razão entre energia emitida por um corpo em um determinado comprimento de onda e a de um corpo negro, à temperatura igual (Santos, 2006)? a) Temperatura Refletida. b) Temperatura Ambiente. c) Umidade Relativa do Ar. d) Distância Focal. e) Emissividade.

Resposta é a letra E

UNIDADE II : Conceitos Básicos Exercícios 3 – Qual a alternativa que responde à transformação de 100 F para a escala Celsius (°C)? a) 62,66 °C b) 48,66 °C c) 57,78 °C d) 37,78 °C e) 26,66 °C

Resposta é a letra D: 𝑇𝑐 5

=

100 −32 9

‣

𝑇𝑐 5

=

68 9

𝑇𝑐 5

=

‣ 9𝑇𝑐 = 340 ‣ Tc = 37,78 °C

𝑇𝑓 −32 9

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.1 – Mais uma definição de termografia infravermelha Termografia significa “escrever com calor”, do mesmo jeito que fotografia significa “escrever com luz”. A figura gerada é chamada de termograma ou imagem térmica. A emissão da radiação infravermelha dos objetos é o que torna possível a obtenção das imagens sem contato. 3.2 – Requisitos importantes para a análise A termografia bem-sucedida começa muito antes do início do trabalho de campo. Os resultados finais de qualquer projeto dependem do entendimento da tarefa a ser executada, da seleção de equipamentos, das habilidades do operador, das técnicas de inspeção e da documentação dos resultados. Não entender como esses fatores contribuem para as conclusões finais pode levar a sérios erros. Para garantir ótimos resultados, um termógrafo precisa entender a natureza e o motivo da inspeção, todas as limitações de equipamentos e operadores, condições do local e a documentação adequada das descobertas. Portanto, é imprescindível conhecer os materiais envolvidos e a operação dos equipamentos em análise.

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.3 – Métodos de Análise Termográfica 3.3.1 – Método Qualitativo A Termografia qualitativa depende da análise dos padrões térmicos para revelar a existência e localizar a posição de anomalias e avaliá-las, sem quantificá-las, sem cálculos de temperatura. Utiliza-se a termografia qualitativa de forma mais ampla, pois se algo estiver visivelmente normal seguimos em frente. Se algo for suspeito deve-se parar e analisar se realmente existe algo de errado, partindo, então, para a termografia quantitativa. E para entendermos melhor o que é termografia qualitativa teremos que falar sobre foco térmico, escala (range), nível (level) ou amplitude e distribuição de cores na escala (pallet).

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.3 – Métodos de Análise Termográfica 3.3.1 – Método Qualitativo 3.3.1.1 – Foco Térmico O foco determina a qualidade da medição de temperatura, a imagem fora do foco refletirá muito mal no termógrafo, além de apresentar uma leitura errada, pois fora do foco a leitura pode variar para mais ou para menos. Depois que a imagem é feita não há mais como mudar, melhorar o foco. Termograma fora do foco

Termograma dentro do foco

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.3 – Métodos de Análise Termográfica 3.3.1 – Método Qualitativo 3.3.1.2 – Escala (range) A escala de temperatura ou range de níveis de energia é o primeiro passo a considerar quando iniciar o foco do objeto. Nesse momento temos que saber qual a média de temperatura que encontraremos no ponto, equipamento a ser termografado. A escala também não pode ser alterada após a realização da imagem salva. Cada tom das escalas de cinza ou de cores representa um nível específico de energia elétrica que corresponde a um nível de energia térmica, e diminui dentro da faixa de menor temperatura.

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.3 – Métodos de Análise Termográfica 3.3.1 – Método Qualitativo 3.3.1.3 – Nível (level) e Amplitude Amplitude é a parte interior da faixa de temperatura. Ou seja, é a intensidade de radiação no qual o equipamento pode realizar imagens e medições. Em outras palavras, é o contraste das imagens que mais agrada ao observador. Nível é o ponto intermediário da amplitude, consiste no brilho da imagem. É importante lembrar que amplitude e nível são características da imagem e que esse ajuste pode ser feito direto no equipamento. Nível e Amplitude ajustados Nível e Amplitude desajustados

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.3 – Métodos de Análise Termográfica 3.3.1 – Método Qualitativo 3.3.1.4 – Distribuição de cores no pallet (paleta) na escala Sempre que possível use a menor escala (range). Isto assegura maiores detalhes da quantidade de energia térmica no objeto analisado. Quanto mais cores da paleta forem usadas maior será o contraste e, consequentemente, maior será a precisão do diagnóstico baseado no termograma. Deve sempre existir um pouco de branco e um pouco de preto nas imagens, pois estas cores indicam os pontos de saturação do nível máximo e do mínimo de energia térmica. Estas condições proporcionam uma imagem de boa qualidade.

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.3 – Métodos de Análise Termográfica 3.3.1 – Método Qualitativo 3.3.1.4 – Distribuição de cores no pallet (paleta) na escala As paletas são as cores que aparecem na imagem, sendo elas: monocromática que vai do tom preto ao branco, a variação é no tom de cinza; policromática que vai do tom preto ao branco, a variação é aplicada com viárias cores dependendo da tonalidade escolhida. E temos diferentes tipos de paletas. Vejam alguns exemplos:

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha Agora vamos observar uma inspeção termográfica na prática

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.3 – Métodos de Análise Termográfica 3.3.2 – Método Quantitativo A termografia quantitativa é utilizada para classificar a prioridade e gravidade do risco relativo a anomalia encontrada. Utiliza os valores de temperatura como parâmetro na determinação da severidade de um problema e para estabelecimento das prioridades de intervenção para o reparo. É um mapa térmico de energia infravermelha irradiada da superfície do objeto, com a devida correção das variáveis: emissividade, refletividade, condições ambientais, perdas atmosféricas com informações dos valores da devida temperatura. E para ampliar o entendimento sobre o método quantitativo teremos que falar sobre as principais funções de medição: spot, área, isotérmica.

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.3 – Métodos de Análise Termográfica 3.3.2 – Método Quantitativo 3.3.2.1 – Funções de Medição 3.3.2.1.1 – Spot Informa a temperatura apenas de um ponto (pixel).

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.3 – Métodos de Análise Termográfica 3.3.2 – Método Quantitativo 3.3.2.1 – Funções de Medição 3.3.2.1.2 – Área Informa a temperatura máxima, mínima e média do conjunto de pixels da área determinada para o estudo termográfico.

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.3 – Métodos de Análise Termográfica 3.3.2 – Método Quantitativo 3.3.2.1 – Funções de Medição 3.3.2.1.3 – Isotérmica Mostra as diferenças de temperatura do objeto em estudo através da diferenciação das cores, baseado na escala de temperatura.

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.4 – Tipos de Termovisores O termovisor, ou câmera termográfica, é um aparelho capaz de detectar o calor proveniente da radiação infravermelha emitida por um corpo, convertendo o sinal elétrico e produzindo imagens através de cálculos de temperaturas. As imagens geradas pelo termovisor são chamadas de termogramas, que necessitam de um software para o reconhecimento, leitura e análise das temperaturas capturadas no objeto.

Diagrama de um termovisor

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.4 – Tipos de Termovisores 3.4.1 – Classificação Os termovisores são classificados em relação ao comprimento de onda do objeto em que se deseja realizar a inspeção. Existem diversos modelos de termovisores disponíveis no mercado, de dimensões e características diferentes e com aplicações singulares. Desta forma, o objeto a ser estudado fornecerá os parâmetros para escolha do termovisor, dentre os quais podemos citar: • Tamanho dos objetos analisados; • Faixa de temperatura estudada; • Distância entre o inspecionador e o objeto inspecionado; • Temperatura ambiente.

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.4 – Tipos de Termovisores 3.4.2 – Faixa de Temperatura Esse tópico é a faixa de medição de temperatura do termovisor, que normalmente é comercializada a faixa de -20° a 1.500° C e, raramente, o limite máximo da faixa ultrapassa 500° C. É importante lembrar que faixa de temperatura é uma característica do equipamento. Logo, quando definida essa faixa, seu equipamento só irá trabalhar dentro daquela faixa ajustada.

Usando uma linguagem mais simples, note na escala acima que a faixa de temperatura representa os níveis mais frios com cores mais azuladas e, à medida que a temperatura aumenta, as cores mudam até a coloração avermelhada. Contudo, vale ressaltar que com o aumento da temperatura o termograma pode mostrar pontos, áreas brancas, pois é a soma de todas as cores do espectro que ainda conseguimos enxergar.

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.4 – Tipos de Termovisores 3.4.2 – Faixa de Temperatura Agora observem esse fenômeno nas lâmpadas incandescentes

Conforme a temperatura aumenta, a luz vai se tornando mais branca, pois a “cor” branca é a soma de todas as cores do espectro visível. Para se ter alguns pontos de referência, a luz de uma lâmpada incandescente está aproximadamente em 3200K e a luz solar em um dia limpo tem aproximadamente 5800K. Acima de 6000K, a luz começa a ficar azulada e para valores muito altos de temperatura, passa a emitir no ultravioleta, que também é invisível aos olhos humanos.

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.4 – Tipos de Termovisores 3.4.3 – Termograma O termograma é a imagem gerada pela câmera termográfica. É onde se apresenta a distribuição de temperatura de acordo com a radiação infravermelha medida e as informações de temperatura ambiente, umidade relativa, distância entre o termógrafo e o objeto e a emissividade informada pelo termografista. A relação entre o valor da temperatura e a cor é definida pela amplitude da escala, que pode ser alterada pelo termografista e tem os valores identificados na barra à direita do termograma, que define a escala de cores de acordo com a temperatura. A escolha da amplitude interfere no que será ressaltado em determinado termograma e em como o gradiente de temperatura irá se apresentar. Vejam os termogramas:

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha Vamos observar a análise de um termograma

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha 3 – Análise de uma imagem térmica 3.5 – Aplicações da Termografia Infravermelha Hoje, a termografia pode ser aplicada em diversas áreas, além da industrial, tais como nas instalações elétricas, agronomia, edificações, componentes eletrônicos, detecção de vazamentos e incrustações em tubulações, inspeção de embarcações, localização de pessoas por exércitos, forças de segurança pública, empresas de vigilância, medição de nível de tanques, prevenção e extinção de incêndio, na medicina humana e veterinária. Enfim, a inspeção termográfica pode ser aplicada em diversas áreas na qual desejamos saber os níveis de temperatura de determinados objetos de estudo. Agora vamos assistir uma das aplicações da termografia na medicina.

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha Termografia sendo aplicada na medicina humana

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha Exercícios 1 – Como é chamada a figura gerada pela termografia? a) Imagem térmica ou termograma. b) Foto ou imagem. c) Foto ou retrato. d) Imagem ou retrato. e) Nenhuma das alternativas acima está correta.

Resposta é a letra A

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha Exercícios 2 – A respeito do foco na hora de realizar uma inspeção termográfica é correto afirmar que: a) Depois que a imagem é gravada não há mais como mudar, melhorar o foco. b) Depois que a imagem é gravada ainda há como mudar, melhorar o foco. c) O foco não é determinante para uma boa imagem termográfica. d) Mesmo com a imagem fora do foco, ainda podemos obter uma boa imagem termográfica. e) O foco pode variar de acordo com o modelo da câmera termográfica.

Resposta é a letra A

UNIDADE III : Aplicando a Termografia Infravermelha Exercícios 3 – Escolha a alternativa correta a respeito de Equilíbrio Térmico: a) É o conceito central que vai contra a lei zero da Termodinâmica. b) É o conceito central por trás da lei zero da Termodinâmica. c) É o conceito central por trás da Radiação Infravermelha. d) É o conceito central que vai contra a Radiação Infravermelha. e) É o conceito central que define o Espectro Eletromagnético.

Resposta é a letra B

UNIDADE IV : Inserindo os Parâmetros no Termovisor 4 – Preparando a câmera termográfica para inspeção infravermelha 4.1 – Verificar tabela de emissividade do objeto a ser inspecionado, temperatura refletida, distância do objeto, umidade relativa do ar, temperatura atmosférica Os parâmetros adquiridos, conforme descritos anteriormente, são necessários para uma imagem termográfica correta, para uma melhor confiabilidade de dados e melhor detalhamento das informações. Caso um simples parâmetro seja inserido erroneamente, isso causará uma leitura de valores distorcidos. Portanto, sempre ficar atento ao inserir no termógrafo as taxas de emissividade, temperatura refletida em graus Célsius (°C), umidade relativa do ar e temperatura atmosférica. Após a inserção, o termovisor já estará pronto para a obtenção da imagem. Vejam o exemplo abaixo:

UNIDADE IV : Inserindo os Parâmetros no Termovisor 4 – Preparando a câmera termográfica para inspeção infravermelha 4.1 – Verificar tabela de emissividade do objeto a ser inspecionado, temperatura refletida, distância do objeto, umidade relativa do ar, temperatura atmosférica Agora vamos aprender como detectar a temperatura refletiva de um objeto. Deve-se cortar um pedaço de folha de alumínio de aproximadamente 30 x 40 cm, amassar e colocar em um papel cartão do mesmo tamanho. O papel cartão com o alumínio deve ser posicionado no alvo, com o lado da folha de alumínio voltado para o termovisor. A figura abaixo mostra como fica o pedaço de papel alumínio amassado.

UNIDADE IV : Inserindo os Parâmetros no Termovisor Na prática, vamos observar a inserção dos parâmetros de uma câmera termográfica Flir P440

UNIDADE IV : Inserindo os Parâmetros no Termovisor Mais um exemplo? Vamos observar a parametrização de uma Flir E60

UNIDADE IV : Inserindo os Parâmetros no Termovisor 4 – Preparando a câmera termográfica para inspeção infravermelha 4.2 – Limitações da Inspeção Termográfica De acordo com a norma ABNT-NBR-15572:2013, a análise termográfica está sujeita a interferências que vão desde a calibração da câmera até o seu modo de operação, alimentação de parâmetros e influências do ambiente. Por isso, algumas ações são recomendadas por esta norma visando a minimização dessas interferências, tais como: • Utilização da emissividade correta para cada tipo de material; • Não utilizar a temperatura absoluta ou a diferença relativa de temperatura como único parâmetro para definição de uma falha; • Realizar a calibração da câmera termográfica pelo menos a cada 24 meses; • Realizar a observação direta do componente, sem interpor qualquer anteparo entre ele e a câmera; • Observação do componente segundo vários ângulos quando na presença de suspeita de anomalia; • Evitar inspeções cujo reflexo e carregamento solar possam comprometer a imagem gerada pelo equipamento; • Evitar inspeções com velocidade acima de 20 km/h; • Não realizar inspeções sob chuva, garoa, neblina ou com umidade relativa do ar acima de 90%; • Manter o ângulo de abordagem do equipamento próximo de 90º em relação ao termovisor; • Evitar posicionar a câmera próximo de equipamentos com alta emissão de campo eletromagnético.

UNIDADE IV : Inserindo os Parâmetros no Termovisor 4 – Preparando a câmera termográfica para inspeção infravermelha 4.3 – Normas Aplicáveis No Brasil, existem algumas normas técnicas tratando sobre o assunto termografia. Abaixo estão listadas todas essas normas: • ABNT-NBR-16292:2014 Ensaios não destrutivos - Termografia - Medição e compensação da temperatura aparente refletida utilizando câmeras termográficas; • ABNT-NBR-15572:2013 Ensaios não destrutivos - Termografia - Guia para inspeção de equipamentos elétricos e mecânicos; • ABNT-NBR-15866:2010 Ensaio não destrutivo - Termografia - Metodologia de avaliação de temperatura de trabalho de equipamentos em sistemas elétricos; • ABNT-NBR-15763:2009 Ensaios não destrutivos - Termografia - Critérios de definição de periodicidade de inspeção em sistemas elétricos de potência; • ABNT-NBR-15718:2009 Ensaios não destrutivos - Termografia - Guia para verificação de termovisores; • ABNT-NBR-15424:2006 Ensaios não destrutivos - Termografia - Terminologia. A Associação Brasileira de Ensaios Não Destrutivos e Inspeção (Abendi) é outra entidade técnicocientífica, fundada em 1979, com a finalidade de difundir as atividades de Ensaios Não Destrutivos (END) e Inspeção. A Abendi possui em seu website (www.abendi.org.br/abendi/), muitos documentos, normas e referências que podem ser de grande utilidade para termografistas e suas análises.

UNIDADE IV : Inserindo os Parâmetros no Termovisor Exercícios 1 – Quais os principais parâmetros para configurar na câmera termográfica antes de iniciar uma inspeção? a) Verificar configuração do programa de leitura do termograma. b) Verificar temperatura ambiente e se o dia está nublado. c) Verificar se o objeto a ser inspecionado está protegido da radiação do sol. d) Verificar tabela de emissividade do objeto a ser inspecionado, temperatura refletida, distância do objeto, umidade relativa do ar, temperatura atmosférica. e) Nenhuma das respostas anteriores.

Resposta é a letra D

UNIDADE IV : Inserindo os Parâmetros no Termovisor Exercícios 2 – Marque a alternativa que descreve algumas limitações da termografia: a) A análise termográfica está sujeita a interferências que vão desde a calibração da câmera até o seu modo de operação, alimentação de parâmetros e influências do ambiente. b) Realizar a calibração da câmera termográfica pelo menos a cada 24 meses. c) Não realizar inspeções sob chuva, garoa, neblina ou com umidade relativa do ar acima de 90%. d) Evitar posicionar a câmera próximo de equipamentos com alta emissão de campo eletromagnético. e) Todas as alternativas estão corretas.

Resposta é a letra E

UNIDADE IV : Inserindo os Parâmetros no Termovisor Exercícios 3 – Qual parâmetro pode ser detectado usando a técnica do papel alumínio? a) Umidade relativa do ar. b) Temperatura ambiente. c) Temperatura refletida. d) Emissividade do corpo. e) Distância do objeto.

Resposta é a letra C

UNIDADE V : Conclusão Por ser uma técnica de inspeção preditiva sem contato (não-destrutiva) com o objeto em estudo, é válido ressaltar que é um processo totalmente seguro, apesar de ser realizado durante a operação do equipamento. O conhecimento das ferramentas e configurações do termovisor, além da qualificação e experiência do termografista em estabelecer os parâmetros e os critérios necessários para serem inseridos no aparelho, são de suma importância para uma boa análise termográfica, uma vez que inserindo os parâmetros errados ou mesmo não configurando o termovisor corretamente, pode comprometer toda a inspeção. A inspeção termográfica tem que ser feita periodicamente. E, a partir dos resultados obtidos, pode-se programar as atividades de manutenção preventiva e os locais exatos, evitando perda de tempo e otimizando o prazo da manutenção. Também é importante o acompanhamento após a execução do laudo de termografia. Agindo assim, é possível minimizar a ocorrência de falhas e paradas não programadas. Apesar de todas as vantagens, é preciso estar ciente do funcionamento do método e das suas limitações. A inserção de parâmetros como emissividade do material, temperatura refletida, temperatura ambiente e umidade, é de extrema importância, pois a temperatura aparente lida sofre influência de cada dado que é inserido, principalmente da emissividade. Concluindo, aprendemos que a termografia pode ser aplicada em diversas áreas: e uma delas é na vistoria de instalações elétricas, permitindo antever problemas evitando paradas inesperadas dos sistemas elétricos, além de garantir a segurança de todos. Sejam bem vindos, novos termografistas. E a Spectrum Engenharia parabeniza a todos pelo êxito na conclusão do curso Termografia Nível 1.

UNIDADE V : Conclusão O Mundo só será salvo com amor. Viemos a este mundo para amar!

Trecho do curta-metragem “O menino, a toupeira, o cavalo e a raposa”, que ganhou o Oscar 2023