Sistema Básico de Inspeção Termográfica

Um novo patamar na relação custo / benefício em Termografia

*Eng. Attílio Bruno Veratti

Conceito geral

A 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 propiciar informações relativas à condição operacional de um componente, equipamento ou processo.

Esse conceito ganha importância no contexto dos programas de TPM e QS9000 que estão sendo levados a efeito pelas empresas.

Um Sistema de Inspeção Termográfica é formado pelo conjunto de recursos que permitam a realização de tarefas de análise preditiva nos campos de redes elétricas, equipamentos mecânicos, redes de vapor, fornos, reatores e processos. A base para tais sistemas é dada pelo equipamento empregado.

Termovisores e Radiômetros

Os sistemas infravermelhos têm por objetivo transformar a radiação infravermelha captada em informação térmica que, dependendo da finalidade a que se destina, pode ser qualitativa ou quantitativa.

Para se estabelecer uma clara distinção entre os dois tipos mais comuns de sistemas infravermelhos descrevemos abaixo os Termovisores e os Radiômetros.

Termovisores

São sistemas imageadores dotados de recursos para a análise e medição de distribuições térmicas. São produzidos, normalmente, com sensibilidade nas faixas espectrais de 3 a 5 microns (sistemas industriais) e de 8 a 12 microns (sistemas militares e de pesquisa).

Tal como nos equipamentos fotográficos os termovisores possuem objetivas intercambiáveis que possibilitam adequar o campo de visão do aparelho às necessidades específicas de cada observação. As imagens são geradas em branco e preto, podendo ser convertidas em imagens coloridas pela substituição da escala de cinza por uma escala de cores. Atualmente todo o registro das imagens térmicas geradas é digital, através de disquetes ou interfaces que permitem o acoplamento dos sistemas com microcomputadores para posterior processamento da informação.

* diretor da Icon Tecnologia

Os Termovisores mais recentes são inteiramente portáteis e seus preços variam entre US$ 30.000 e US$ 80.000 dependendo das características incorporadas.

Termo visor portátil digital

Radiômetros Avançados

São sistemas infravermelhos de construção mais simples e preço mais acessível, uma vez que não formam imagens térmicas. Medem a temperatura coletando a radiação infravermelha de uma área definida à frente do aparelho que é dirigida a um detector do tipo termo pilha ou piroelétrico, onde é transformada em sinal elétrico. O valor de temperatura calculado é apresentado em um display de cristal líquido.

Os parâmetros determinantes para a seleção de um radiômetro, em função de sua aplicação, são o Campo de Visão (FOV) e a faixa espectral de sensibilidade.

O Campo de Visão de um radiômetro (FOV) é descrito pela razão distância/diâmetro da área medida (D: S). Se considerarmos um instrumento com D: S de 60:1, a área sensoreada a 60 metros terá um diâmetro de 1 metro.

Os radiômetros produzidos para fins industriais operam nas faixas espectrais do infravermelho entre 0,8 microns e 14 microns.

Nos últimos anos os radiômetros passaram a incorporar miras infravermelhas, facilitando o posicionamento dos aparelhos e a rápida visualização da área que está sendo sensoreada.

Os modelos de uso geral apresentam campo de visão de 1:60 e são adequados para as tarefas básicas de inspeção preditiva, como a medição de temperaturas em

quadros elétricos de média e baixa tensão, mancais de redutores, motores elétricos e fornos de menor porte. Tais equipamentos possuem preços bem acessíveis (cerca de R$ 1.500,00 – Maio/99), e atualmente se constituem na espinha dorsal da medição de temperatura por infravermelho na indústria.

Radiômetro de uso geral

Há modelos mais robustos e capazes de medir objetos menores a uma distância mais longa (com campos de visão de 120:1 ou superiores). Esses modelos são adequados a complementar os termovisores em inspeções de subestações, linhas de distribuição e fornos de maior porte. O custo de um equipamento desse tipo está em torno de R$ 3.990,00 (Maio/99).

Radiômetro de alta resolução

Sistema Básico de Inspeção Termográfica

O Sistema Básico de Inspeção Termográfica confere aos radiômetros uma nova dimensão nos programas de manutenção preditiva. Ao invés de ser primordialmente equipamentos destinados à verificação de temperaturas, permitem que as mesmas passem a ter um significado diretamente relacionado com limites operacionais estabelecidos.

Sua concepção visa suprir as empresas com os meios necessários para as atividades de TPM e QS9000 a partir do próprio radiômetro, aliado à capacitação de operadores e aplicativos desenvolvidos para que os dados térmicos sejam empregados em análises preditivas.

A capacitação dos operadores é primordial para que os propósitos do sistema sejam alcançados. As boas práticas de medição, além do conhecimento das limitações dos equipamentos, permitem que as informações colhidas sejam confiáveis e possam orientar as ações da manutenção.

Os programas aplicativos que são utilizados em conjunto com os radiômetros são dedicados às seguintes aplicações:

a) Classificação de componentes elétricos aquecidos: as temperaturas máximas admissíveis para tipos diversos de componente podem ser bem diferentes, além da influência da carga e do vento (em instalações externas, como linhas de distribuição e subestações). Um aplicativo dedicado a essas correções permite a emissão de relatórios com a correta classificação dos componentes aquecidos em termos de criticidade e de risco ao sistema produtivo.

Exemplo da tela de um aplicativo dedicado à utilização de radiômetros e câmeras fotográficas digitais.

b) Cálculo de trocas térmicas: a monitorização dessa variável em fornos, caldeiras e linhas de vapor é da maior importância na tomada de decisão para reparos ou trocas de revestimentos.

c) Avaliação da espessura de revestimentos: essa aplicação está orientada a fornos, reatores e carros-torpedo, nos quais a espessura de revestimento define o tempo de vida útil do equipamento.

Custo de Implantação

O custo de implantação de um Sistema Básico de Inspeção Termográfica pode ser bastante baixo, em comparação com os termovisores. Os valores calculados com base nos preços atuais (Maio/99), considerando o treinamento e o software é de cerca de R$ 2.990,00.

O valor da aquisição de um equipamento (radiômetro) não está incluído, uma vez que:

a) muitas empresas já possuem seus radiômetros (que não estão sendo utilizados em todo seu potencial).

b) um mesmo sistema pode operar com vários radiômetros simultaneamente.

É importante notar que o Sistema Básico de Inspeção Termográfica não necessariamente substitui a contratação externa de serviços, mas se conjuga com as mesmas de maneira a cobrir melhor e por mais tempo as instalações produtivas da empresa, com o intuito de alcançar o principal objetivo da manutenção preditiva: evitar as paradas inesperadas na produção.

Retorno de InvestimentoUm dos mais importantes parâmetros a serem considerados para a aplicação da Termografia em uma empresa, é o Retorno do Investimento possibilitado pela aplicação da mesma. Esse item é de especial interesse para gerentes e empresários que pretendam se utilizar dessa técnica.

Para uma freqüência de medições trimestral ou semestral, a contratação de serviços de inspeções termográficas apresenta a vantagem de um menor custo inicial e possibilita, em médio prazo, um melhor conhecimento dos resultados da técnica.

No entanto as exigências determinadas pelos programas de qualidade (TPM, ISO e QS9000) e pelo cumprimento de contratos de fornecimento exigem que a monitorização do sistema produtivo seja realizada em intervalos de tempo menores, ou em situações emergenciais, nas quais a chamada de um inspetor externo pode ser impraticável. Normalmente, mesmo se considerando a utilização de Termovisores, o retorno de investimento (RDI) em inspeções termográficas está entre 10 e 100 vezes o valor aplicado nas inspeções.A implantação de um Sistema Básico de Inspeções Termográficas certamente produzirá resultados similares com a garantia da pronta detecção de falhas que se reflitam em alterações térmicas de equipamentos produtivos.