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Termografia – aplicações além da manutenção elétrica

Neste artigo são apresentados exemplos de aplicação da Termografia, demonstrando uma tecnologia de manutenção preditiva consolidada não apenas na indústria, mas também em outros setores.
21/11/2018

Desde os tempos dos filósofos e médicos gregos Platão, Aristóteles, Hipócrates e Galeno, especula-se sobre a relação entre calor e vida. Hipócrates, por exemplo, sentia o calor radiante do corpo humano com o dorso da mão e então confirmava a “medição” esfregando lama na área e observando onde ela secava e endurecia primeiro.

A medição de temperatura é hoje um importante indicador de “vida” não apenas humana, mas também de máquinas e equipamentos industriais.

A etimologia da palavra “termografia” origina do grego therme, que significa “calor”, e grafia, “escrita”. Trata-se de uma ferramenta de manutenção preditiva que busca mapear um corpo ou uma região com o objetivo de distinguir áreas de diferentes temperaturas.

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, conforme mostrado na figura 1, mas que pode ser sentida na forma de calor.

 

Figura 1: Espectro eletromagnético. (Fonte: Dreaminc)

 


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A câmera termográfica, ou câmera térmica, é um equipamento desenvolvido para “enxergar” essa faixa invisível a olho humano, associando cores às temperaturas medidas.

A tecnologia parte do princípio que qualquer corpo aquecido à temperatura maior que o zero absoluto (-273,15 ºC) gera ondas eletromagnéticas cuja intensidade é proporcional à temperatura do corpo. Quando o corpo ultrapassa os 700 °C, as ondas eletromagnéticas começam a entrar na faixa de espectro visível a olho nu. Por isso, objetos muito quentes tendem a se tornar avermelhados, como por exemplo objetos de aço e ferro em ponto de fusão.

A figura 2 mostra, por exemplo, a imagem termográfica de um veículo logo após ser desligado, evidenciando o calor remanescente no motor.

 

Figura 2: Veículo e respectiva termografia (Fonte: Ledefi Automação)

Uma das principais vantagens da inspeção termográfica é a de não necessitar contato físico com o objeto. Isso garante segurança ao técnico que está efetuando a leitura, sem perda de precisão nos registros.  

Neste artigo mostraremos, com exemplos, as aplicações típicas da termografia, assim como algumas aplicações menos convencionais.

TERMOGRAFIA NA INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS

A vantagem da utilização de câmeras termográficas é poder, não apenas medir a temperatura, mas também “enxergá-la”. Desta forma obtém-se, além do valor de temperatura absoluta, uma “fotografia” do gradiente de temperatura de um equipamento. Isto permite comparar os gradientes de equipamentos similares, e também localizar com boa precisão as regiões com possíveis falhas.

A figura 3 mostra, por exemplo, as imagens termográficas de quatro transformadores idênticos. Percebe-se que um deles trabalha a uma temperatura 20% acima dos demais na região da bobina. Esta diferença não se traduz necessariamente em uma falha, mas emite um alerta e a necessidade por uma investigação mais aprofundada.

Figura 3: Termografia de transformadores. (Fonte: Ledefi Automação)

Em outros casos, a anomalia está mais evidente, como demonstrado na figura 4. A inspeção termográfica de painéis de alimentação geral, relativamente novos, de uma indústria, indicou a presença de um ponto quente em um dos componentes elétricos. A identificação e localização da anomalia foi realizada comparando-se componentes similares localizados logo ao lado, sem a necessidade de contato físico com os componentes. Neste caso, foi possível alertar as equipes de manutenção preventivamente, permitindo-lhes realizar a correção da falha de modo programado e evitando paradas inesperadas da linha de produção.

Figura  4: Termografia identificando anomalia em um dos disjuntores. (Fonte: Ledefi Automação)

 

TERMOGRAFIA NA INDÚSTRIA METAL-MECÂNICA

A maioria das indústrias que trabalham com materiais metálicos, tais como aço e ferro, utilizam equipamentos pesados e processos de tratamento térmico. A termografia pode auxiliar em diversos diagnósticos, como por exemplo na avaliação do revestimento refratário de fornos, mostrado na figura 5.

Figura 5: Termografia avaliando refratário de forno industrial. (Fonte: cmme.it)

Outra aplicação da termografia é no diagnóstico de equipamentos que exercem força motriz e linear, como por exemplo um acoplamento motor-bomba, mostrado na figura 6.

Figura 6: Acoplamento de um motor elétrico. (Fonte: FLIR)

 

TERMOGRAFIA EM EQUIPAMENTOS ELETRÔNICOS

Durante o projeto e desenvolvimento de equipamentos eletrônicos, a termografia permite avaliar a dissipação térmica dos componentes em protótipos ou no próprio produto final. A figura 7 mostra a imagem termográfica de um cartão eletrônico de switch de comunicação, durante fase de testes de performance. A imagem mostra dois componentes operando perto de 60 graus Celsius, um com dissipador de calor, outro ainda sem dissipador, mostrando ao projetista de hardware os pontos onde a dissipação precisa ser melhorada.

Figura 7: Temperatura elevada em componente com dissipador (à esquerda) e sem dissipador (à direita). (Fonte: Ledefi Automação)

 

TERMOGRAFIA NA MEDICINA VETERINÁRIA

A medicina veterinária talvez seja, para profissionais da área industrial, uma das aplicações mais inesperadas da termografia, mas apresenta, na realidade, um vasto campo de aplicação. Artigos publicados já na década de 80 citam a utilização da tecnologia na criação de suínos e bovinos.

A termografia é atualmente utilizada para:

  • identificação de áreas com inflamação nos animais
  • monitoramento de disfunções respiratórias
  • controle da qualidade da carne em suínos
  • monitoramento de stress nos animais
  • avaliação do conforto térmico dos ambientes de cativeiro
  • mapeamento de animais selvagens na natureza com drones
  • diagnóstico de prenha em animais selvagens
  • diagnóstico não-invasivo de mastite em vacas (conforme figura 8), além de diversas outras aplicações.
Figura 8: Estudo de detecção de mastite em bovinos. (Fonte: Sathiyabarathi, 2016)

 

A figura 9 mostra imagens termográficas de animais de cativeiro de um zoológico, onde a termografia permite a confirmação de diagnósticos veterinários (traumas em mamíferos, por exemplo) e a análise de questões fisiológicas dos animais.

Figura 9: Termografia realizada em zoológico. (Fonte: Ledefi Automação)

 

TERMOGRAFIA NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Apesar de ainda pouca utilizada no Brasil, a termografia pode ser aplicada na avaliação do isolamento térmico e na localização de vazamentos e infiltrações, como mostrado na figura 10.

Figura 10: Termografia em estrutura civil indicando infiltração. (Fonte: Ledefi Automação)

 

OUTRAS APLICAÇÕES

A termografia também é utilizada, atualmente, em diversas outras aplicações, como:

  • Análise da umidade do solo na agricultura
  • Localização de falhas em cabos de alimentação e comunicação
  • Verificação de linhas de transmissão de energia
  • Detecção de vazamentos e incrustações em tubulações
  • Monitoramento do feixe de lasers
  • Inspeção de embarcações
  • Localização de pessoas por exércitos, forças de segurança pública e empresas de vigilância
  • Medição de nível de tanques
  • Qualidade de processo
  • Prevenção e extinção de incêndios (mostrado na figura 11).

     

Figura 11: Aplicação de termografia na extinção de focos de incêndio. (Fonte: flir.com)

 

CONCLUSÃO

Neste artigo foram apresentados alguns exemplos de aplicação, com objetivo de demonstrar o potencial desta tecnologia. Diversas outras aplicações não foram citadas, e muitas outras ainda serão desenvolvidas.

As vantagens proporcionadas pela termografia são inúmeras, e as diversas aplicações desta tecnologia são a comprovação. Um dos principais benefícios é a possibilidade de se avaliar o mapa térmico de todo um objeto ou ambiente, sem necessidade de contato físico com o mesmo.

Na indústria, o custo do serviço de inspeção termográfica é ínfimo se comparado ao de uma parada de linha que pode ser evitada. As normas ABNT recomendam os momentos para realização das inspeções termográficas, sejam elas periódicas (entre seis e dezoito meses de intervalo) ou motivadas por eventos como: aumento da demanda de operação, paradas programadas para intervenção em circuitos elétricos críticos, acréscimo de carga nos sistemas elétricos, alteração do projeto elétrico da instalação, ocorrência de curtos-circuitos ou sobrecargas.

Outra vantagem, como uma técnica de manutenção preditiva, é poder ser utilizada para reduzir o custo do seguro empresarial. Uma vez demonstrada sua capacidade de detectar e se precaver de potenciais riscos, a empresa segurada pode pleitear benefícios e descontos às seguradoras.

É importante mencionar que, segundo a própria norma ABNT, não é recomendável utilizar a temperatura medida através da termografia como o único parâmetro para se definir uma falha. A termografia costuma ser utilizada para se localizar ou isolar a fonte de anomalias, dentro de um espectro mais amplo de possíveis causas. Outras atividades, como o estudo da documentação técnica de componentes e a análise do balanço de cargas, complementam o diagnóstico da falha.

Mesmo sendo uma tecnologia bem amadurecida, a Indústria 4.0 abre uma nova “onda” de aplicações para a termografia. Sua indústria já entrou nela?

 

REFERÊNCIAS

ABNT NBR 15572:2013 – Ensaios não destrutivos – Termografia por infravermelha – Guia para inspeção de equipamentos elétricos e mecânico, 2013.

ABNT NBR 15763:2009 – Ensaios não destrutivos – Termografia – Critérios de definição de periodicidade de inspeção em sistemas elétricos de potência, 2009.

F. ADAMS. The genuine works of Hippocrates. Baltimore: Williams&Wilkins, 1939.

M. L. BRIOSCHI, A história da termografia, Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, 2008.

COMO REDUZIR O CUSTO DO SEGURO EMPRESARIAL COM A MANUTENÇÃO PREDITIVA, Disponivel em http://dynamox.net/como-reduzir-o-custo-do-seguro-empresarial-com-a-manutencao-preditiva/, acesso em 2018.

DREAMINC, Disponivel em http://www.dreaminc.com.br/sala_de_aula/infravermelho/, acesso em 2018.

E. LOMAX. Historical development of concepts of thermoregulation. In.: Body Temperature Modern Pharmacology Toxicology. New York, Marcel Dekker, 1979.

M. SATHIYABARATHI et al., Infrared thermography: A potential noninvasive tool to monitor udder health status in dairy cows, Veterinary World, vol. 9, 2016

THERMAL IMAGING GUIDEBOOK FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS, disponível em: "http://www.flirmedia.com/MMC/THG/Brochures/T820264/T820264_EN.pdf"

TREINAMENTO DE TERMOGRAFIA INFRAVERMELHA, FUPAI (Fundação de Pesquisa e Assessoramento à Indústria), Itajubá - MG, 2017.

 

Produzido por:

Bruno Bueckmann Diegoli e Daniel Gavlaki

Bruno é engenheiro de controle e automação pela UFSC e sócio-proprietário da Ledefi Automação. Daniel é engenheiro eletricista pela Unisociesc e especialista de automação na Ledefi Automação.

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