Grupo 8 - Unesp
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Termografia A Termografia é uma das técnicas preditivas que mais tem se desenvolvido nos últimos 30 anos. Permite o acompanhamento de temperatura e a formação de imagens térmicas, é considerada uma técnica de inspeção não destrutiva na qual é utilizada no diagnóstico precoce de falhas e outros problemas em componentes elétricos, mecânicos e em processos produtivos. O monitoramento por temperatura é um dos métodos de mais fácil compreensão já que com o acompanhamento de variações, pode-se perceber uma possível falha do componente. São utilizadas em mancais, barramentos, unidades hidráulicas. Termografia é definida como a técnica de sensoriamento remoto que possibilita a medição de temperaturas e a formação de imagens térmicas (termogramas) de um componente, equipamento ou processo, a partir da radiação infravermelha naturalmente emitida pelos corpos. Inspeção Termográfica é a técnica de inspeção não destrutiva realizada com a utilização de sistemas infravermelhos, para a medição de temperaturas ou observação de padrões diferenciais de distribuição de calor, com o objetivo de proporcionar informações relativas à condição operacional de um componente, equipamento ou processo. É importante ressaltar que a termografia é realizada com os equipamentos e sistemas em pleno funcionamento, de preferência nos períodos de maior demanda, quando os pontos deficientes tornam-se mais evidentes, possibilitando a formação do perfil térmico dos equipamentos e componentes nas condições normais de funcionamento no momento da inspeção. A Termografia é uma das técnicas de inspeção chamada de: Técnicas de Manutenção Preditiva definida por alguns como uma atividade de monitoramento capaz de fornecer dados suficientes para uma análise de tendências. As técnicas termográficas geralmente consistem na aplicação de tensões térmicas no objeto, medição da distribuição da temperatura da superfície e apresentação da mesma, de tal forma que as anomalias que representam as descontinuidades possam ser reconhecidas. Duas situações distintas podem ser definidas: Tensões térmicas causadas diretamente pelo próprio objeto durante a sua operação: equipamento elétrico, instalações com fluído quente ou frio, isolamento entre zonas de diferentes temperaturas, efeito termoelástico, etc. Tensões térmicas aplicadas durante o ensaio através de técnicas especiais (geralmente aquecimento por radiação ou condução) e certas metodologias a serem estabelecidas caso a caso, para que se possa obter boa detecção das descontinuidades. Em ambas situações é necessário haver um conhecimento prévio da distribuição da temperatura superficial (ou pelo menos que possa ser assumida com uma certa segurança), como um referencial comparativo com a distribuição real obtida durante o ensaio. O caso mais simples ocorrerá quando a distribuição da temperatura for uniforme e as descontinuidades se manifestarem como áreas quentes (por exemplo: componentes com maior resistência elétrica em uma instalação), ou áreas frias (fluxo interno de ar nos materiais). Termografia passiva e ativa: A termografia poderia ser descrita como uma técnica de inspeção não destrutiva e não intrusiva, onde a distribuição de temperaturas de uma dada superfície é apresentada sob a forma de uma imagem térmica, através de uma câmera capaz de detectar radiações eletromagnéticas na faixa do infra-vermelho. O ensaio termográfico, comumente, tem sido utilizado para observação remota do perfil de temperaturas das superfícies dos corpos sob exame, sem que haja inserção deliberada de calor nos mesmos, sendo o contraste visual da imagem gerado pelo gradiente térmico espontaneamente existente. Esta metodologia pode ser caracterizada como termografia passiva. Na termografia ativa, o objeto é exposto a uma excitação térmica transiente, através de um pulso de aquecimento sobre a superfície a ser inspecionada, seguido da aquisição de dados (imagens/termogramas) do estágio de aquecimento e/ou resfriamento (observação da distribuição de temperatura) ao longo do tempo. A baixa difusidade térmica dos compósitos de
matriz polimérica foi um dos motivos que permitiu o emprego de câmeras termográficas convencionais no trabalho com termografia ativa; para metais, seria necessário o emprego de equipamentos de alta freqüência de aquisição de imagens (>200Hz) para a maior parte das aplicações. Várias metodologias de estimulação térmica podem ser empregadas, cada qual com suas características e limitações próprias. Importante destacar que nem todos os defeitos detectáveis pela técnica ativa serão observados em tempo real, isto é, durante a aquisição dos termogramas. Há limites dimensionais de defeitos (tamanho e profundidade relativa) a partir dos quais tornase necessário o emprego de algoritmos de tratamento de imagens para que os defeitos sejam percebidos nos termogramas. Estes limites dependem do material e podem ser determinados analiticamente. Sabe-se que temperatura medida em cada ponto da imagem termográfica é uma função das propriedades térmicas do material e a sua variação no tempo. Este princípio tem sido utilizado para desenvolver os algoritmos capazes de avaliar a profundidade dos defeitos detectados, de modo que as diferenças existentes sejam apresentadas em termos de contraste na imagem. Radiações Ionizantes São ondas eletromagnéticas ou partículas que se propagam com alta velocidade e portando energia. As radiações eletromagnéticas mais conhecidas são: luz, microndas, ondas de rádio AM e FM, radar, laser, raios X e radiação gama. As radiações eletromagnéticas do tipo X e gama, são as mais penetrantes e, dependendo de sua energia, podem atravessar vários centímetros do tecido humano até metros de blindagem de concreto. Por isso são muito utilizadas para a obtenção de radiografias e para controlar níveis de material contidos em silos de paredes espessas. Os raios X utilizados nas aplicações técnicas são produzidos por dispositivos denominados de tubos de raios X, consistem basicamente de um filamento que produz elétrons por emissão termoiônica (catodo), que são acelerados fortemente por uma diferença de potencial elétrica (kilovoltagem) até um alvo metálico (anodo), onde colidem. A maioria dos elétrons acelerados são absorvidos ou espalhados, produzindo aquecimento no alvo. Cerca de 5% dos elétrons sofrem reduções bruscas de velocidade, e a energia dissipada se converte em ondas eletromagnéticas, denominadas de raios X. Radiação gama é emitida pelo núcleo atômico com excesso de energia (no estado excitado) após transição de próton ou nêutron para nível de energia com valor menor, gerando uma estrutura mais estável. Essas radiações possuem várias aplicações, entre elas a radioterapia, braquiterapia ambas na área da saúde, mas o nosso enfoque é na área da engenharia, com a radiografia industrial. A radiografia industrial é utilizada no controle de qualidade de textura e soldas de tubulações, chapas metálicas e peças fundidas é realizado com frequência com o uso de radiografia obtidas com raios X de alta energia ou radiação gama de média e alta energia. As radiografias obtidas com raios X são realizadas , em geral, em instalações fixas ou em locais de providos de rêde elétrica, uma vez que, mesmo os dispositivos móveis de raios X, são muito pesados e de difícil mobilidade. O grande fator no peso são os transformadores de alta tensão, os sistemas de refrigeração do tubo e os cabos de alimentação. Para a obtenção de radiografias em frentes móveis, como por exemplo, o controle das soldas de oleodutos, gasodutos, tubulações de grande extensão, que estão em implementação no campo, utilizam-se fontes de radiação gama, como o irídio-192, césio-137 e cobalto-60. Estas radiografias são denominadas de gamagrafias. De forma geral esses procedimentos são realizados da seguinte forma: coloca-se um material sensível à radiação utilizada, emite um feixe de radiação sobre a área desejada, de tal forma a atravessar essa área e atingir o material sensível a radiação. Dessa forma podemos perceber os locais por onde a radiação passou livremente ou não, e distinguir no material sensível uma falha, fratura, trincas e outros defeitos.
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matriz polimérica foi um dos motivos que permitiu o emprego de câmeras termográficas<br />
convencionais no trabalho com termografia ativa; para metais, seria necessário o emprego de<br />
equipamentos de alta freqüência de aquisição de imagens (>200Hz) para a maior parte das<br />
aplicações.<br />
Várias metodologias de estimulação térmica podem ser empregadas, cada qual com suas<br />
características e limitações próprias. Importante destacar que nem todos os defeitos detectáveis<br />
pela técnica ativa serão observados em tempo real, isto é, durante a aquisição dos termogramas.<br />
Há limites dimensionais de defeitos (tamanho e profundidade relativa) a partir dos quais tornase<br />
necessário o emprego de algoritmos de tratamento de imagens para que os defeitos sejam<br />
percebidos nos termogramas. Estes limites dependem do material e podem ser determinados<br />
analiticamente. Sabe-se que temperatura medida em cada ponto da imagem termográfica é uma<br />
função das propriedades térmicas do material e a sua variação no tempo. Este princípio tem sido<br />
utilizado para desenvolver os algoritmos capazes de avaliar a profundidade dos defeitos<br />
detectados, de modo que as diferenças existentes sejam apresentadas em termos de contraste na<br />
imagem.<br />
Radiações Ionizantes<br />
São ondas eletromagnéticas ou partículas que se propagam com alta velocidade e<br />
portando energia. As radiações eletromagnéticas mais conhecidas são: luz, microndas, ondas de<br />
rádio AM e FM, radar, laser, raios X e radiação gama. As radiações eletromagnéticas do tipo<br />
X e gama, são as mais penetrantes e, dependendo de sua energia, podem atravessar vários<br />
centímetros do tecido humano até metros de blindagem de concreto. Por isso são muito<br />
utilizadas para a obtenção de radiografias e para controlar níveis de material contidos em silos<br />
de paredes espessas.<br />
Os raios X utilizados nas aplicações técnicas são produzidos por dispositivos<br />
denominados de tubos de raios X, consistem basicamente de um filamento que produz elétrons<br />
por emissão termoiônica (catodo), que são acelerados fortemente por uma diferença de potencial<br />
elétrica (kilovoltagem) até um alvo metálico (anodo), onde colidem. A maioria dos elétrons<br />
acelerados são absorvidos ou espalhados, produzindo aquecimento no alvo. Cerca de 5% dos<br />
elétrons sofrem reduções bruscas de velocidade, e a energia dissipada se converte em ondas<br />
eletromagnéticas, denominadas de raios X.<br />
Radiação gama é emitida pelo núcleo atômico com excesso de energia (no estado<br />
excitado) após transição de próton ou nêutron para nível de energia com valor menor, gerando<br />
uma estrutura mais estável.<br />
Essas radiações possuem várias aplicações, entre elas a radioterapia, braquiterapia<br />
ambas na área da saúde, mas o nosso enfoque é na área da engenharia, com a radiografia<br />
industrial.<br />
A radiografia industrial é utilizada no controle de qualidade de textura e soldas de<br />
tubulações, chapas metálicas e peças fundidas é realizado com frequência com o uso de<br />
radiografia obtidas com raios X de alta energia ou radiação gama de média e alta energia.<br />
As radiografias obtidas com raios X são realizadas , em geral, em instalações fixas ou<br />
em locais de providos de rêde elétrica, uma vez que, mesmo os dispositivos móveis de raios X,<br />
são muito pesados e de difícil mobilidade. O grande fator no peso são os transformadores de alta<br />
tensão, os sistemas de refrigeração do tubo e os cabos de alimentação. Para a obtenção de<br />
radiografias em frentes móveis, como por exemplo, o controle das soldas de oleodutos,<br />
gasodutos, tubulações de grande extensão, que estão em implementação no campo, utilizam-se<br />
fontes de radiação gama, como o irídio-192, césio-137 e cobalto-60. Estas radiografias são<br />
denominadas de gamagrafias.<br />
De forma geral esses procedimentos são realizados da seguinte forma: coloca-se um<br />
material sensível à radiação utilizada, emite um feixe de radiação sobre a área desejada, de tal<br />
forma a atravessar essa área e atingir o material sensível a radiação. Dessa forma podemos<br />
perceber os locais por onde a radiação passou livremente ou não, e distinguir no material<br />
sensível uma falha, fratura, trincas e outros defeitos.
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