A conformidade da aplicação do método da termografia infravermelha

Equipe Target

NBR 16969 de 06/2021 – Ensaios não destrutivos – Termografia infravermelha – Princípios gerais

A NBR 16969 de 06/2021 – Ensaios não destrutivos – Termografia infravermelha – Princípios gerais fornece os princípios gerais para a aplicação do método da termografia infravermelha, para a análise radiométrica ou térmica de um determinado equipamento, controle de processos, sistema ou corpo de prova. É aplicável ao monitoramento de condição ou de ensaios em qualquer área de aplicação que envolva análise radiométrica ou térmica, atuando como uma técnica não invasiva e não destrutiva.

O método da termografia infravermelha consiste na captação da radiação infravermelha naturalmente emitida pelos corpos, por meio de sistemas de infravermelho que convertem essa radiação em imagens térmicas visíveis, com a possibilidade de medições de temperatura. Este método envolve a pessoa qualificada (termografista); o sistema de termografia infravermelha; o material, componente ou processo a ser analisado; e as condições de contorno.

Os resultados obtidos por meio da utilização da termografia infravermelha são altamente dependentes do conhecimento e da experiência do termografista, bem como de um sistema de infravermelho (câmera termográfica e acessórios) adequado à aplicação. A informação térmica adquirida destina-se à tomada de decisões, definição de limites operacionais de equipamentos ou controle de processos.

As aplicações do método da termografia infravermelha estão crescendo, juntamente com uma notável melhoria tecnológica dos sistemas infravermelhos. As considerações tecnológicas e os fenômenos físicos envolvidos devem ser observados para se alcançarem resultados confiáveis.

Como este método não necessita de contato físico, ele possibilita a realização de ensaios e inspeções com alto grau de segurança pessoal e dos ativos. Essa característica não intrusiva permite a continuidade operacional e não interfere no processo.

A medição da temperatura aparente e a visualização da variação térmica são praticamente imediatas, permitindo a análise de processos com rápidas variações de temperatura. Recomenda-se que os profissionais diretamente envolvidos com a aplicação do método da termografia infravermelha sejam qualificados conforme a NBR NM ISO 9712 ou outra norma internacionalmente reconhecida.

O termografista deve atender aos requisitos de formação e treinamento exigidos pela legislação brasileira correspondente e/ou aqueles contratuais estabelecidos pela empresa responsável pela sua força de trabalho própria ou contratada. O termografista deve cumprir as regras de segurança e proteção do empregador ou do usuário final, bem como as normas de segurança aplicáveis.

Quando o termografista for colaborador ou empregado regular do usuário final ou contratado externamente, ele deve obedecer ao procedimento termográfico interno, às práticas da empresa e às normas brasileiras pertinentes. O termografista, quando terceirizado em relação ao usuário final, deve ser orientado e acompanhado por um assistente qualificado, indicado pelo usuário final.

O assistente deve ter conhecimento sobre a operação e o histórico dos equipamentos a serem inspecionados e/ou ensaiados. O termografista não pode executar tarefa alguma que seja de responsabilidade do profissional habilitado, a menos que seja autorizado por escrito pelo usuário final e seja habilitado para tal tarefa.

O usuário final deve assumir a responsabilidade por consequências provenientes de ações tomadas, ou não, a partir das recomendações e dos relatórios fornecidos pela análise termográfica. O termo profissional habilitado está alinhado à definição da legislação vigente.

Geralmente, um sistema de termografia infravermelha é composto pelo descrito a seguir e conforme as figuras abaixo. Uma câmera termográfica, conforme a figura abaixo, recebe a radiação infravermelha naturalmente emitida pelos objetos. A radiação passa pelo sistema óptico (lentes) e é focada no detector, onde é transformada em sinal elétrico.

O sinal elétrico é conduzido ao processador e é convertido em uma imagem (termograma), que é apresentada no display (tela) ou visor (ocular). Convém reforçar que a imagem resultante corresponde às variações de radiação recebida dos objetos e não à variação de temperaturas, ressaltando que existe uma correlação entre a radiação emitida pelo objeto e a sua temperatura.

O detector pode ser apresentado na forma de matriz de elementos sensores. As câmeras termográficas geralmente são caracterizadas pelo seu detector, que influencia notadamente na faixa de comprimento de onda, na sensibilidade térmica e no tempo de resposta da câmera. Os detectores podem ser divididos em duas grandes categorias: detectores térmicos, que são não refrigerados, e fotodetectores, que são refrigerados.

As lentes são responsáveis por focalizar e filtrar a radiação incidente e convergi-la para o detector. As lentes são fabricadas normalmente em germânio, sulfeto de zinco ou seleneto de zinco para as ondas longas, e em silício, safira, quartzo ou magnésio para as ondas médias.

O processador de imagem processa o sinal elétrico proveniente do detector e o transforma em imagem, que é apresentada no display, podendo ser salva em dispositivos de armazenamento. O monitor externo, processador adicional, software ou aplicativo de processamento da informação térmica, instrumentos para medição dos parâmetros atmosféricos, como anemômetro, termo-higrômetro e distanciômetro, podem fazer parte de um sistema de termografia infravermelha.

Na termografia infravermelha ativa, ainda podem ser utilizados uma fonte de estímulo térmico e um equipamento de disparo (trigger), como mostra a figura abaixo. A calibração e a verificação do sistema de termografia infravermelha podem ser realizadas conforme o Anexo A. Os itens necessários para a especificação do sistema de termografia infravermelha estão descritos na NBR 16818.

Recomenda-se que o ensaio ou a inspeção ocorram em um ambiente em que a temperatura, a umidade e o tipo de atmosfera atendam aos requisitos de saúde e segurança para o termografista e às especificações dos equipamentos utilizados. Convém que o objeto ensaiado ou inspecionado esteja sob visada direta da câmera termográfica, isto é, que nenhum obstáculo opaco ao infravermelho esteja entre a câmera e o objeto analisado.

Caso isso não ocorra, é possível, em determinadas situações, utilizar espelhos de alta reflexão no infravermelho (por exemplo, aço inoxidável) para refletir a radiação do objeto para a câmera. Nesse procedimento, deve-se considerar, na análise final, a parcela de radiação absorvida pelo espelho.

É importante alertar que obstáculos opacos ou parcialmente opacos ao infravermelho podem ser transparentes na faixa do visível (por exemplo, vidro, plástico, acrílico). Em ensaios e inspeções ao ar livre, as influências como a atenuação atmosférica, radiação solar, velocidade de vento, névoa, nevoeiro e chuva devem ser evitadas ou consideradas para a análise dos resultados.

As limitações da termografia, como emissividade das superfícies, temperatura aparente refletida e transmissividade de materiais, podem induzir a erros na medição de temperatura e nas análises de distribuição térmica, devendo ser ponderadas nos ensaios e nas inspeções. Informações adicionais sobre como medir a emissividade, a temperatura aparente refletida e a transmissividade estão descritas nos Anexos B, C e D, respectivamente.

A termografia infravermelha ativa requer estímulo térmico adicional por meio de fontes externas. A fonte pode ser óptica, indutiva, por ultrassom, por micro-ondas ou outra forma de energia.

Para selecionar o sistema de aquecimento ou resfriamento apropriado, recomenda-se levar em conta as características e as funções da câmera, o ambiente do ensaio e as condições do objeto sob ensaio (material, dimensões, forma, emissividade, temperatura antes da carga térmica, entre outros). Exemplos de fontes externas de estímulo térmico: lâmpada halógena ou flash, aquecedor elétrico, bobina de indução, aquecedor de contato, soprador de ar quente ou frio, aspersor (sprinkler), painel de reflexão, fonte a laser, ultrassom ou gerador de vibração, etc.

A termografia infravermelha passiva realiza a medição da radiação infravermelha emitida pelos objetos sob análise, sem a necessidade de quaisquer estímulos térmicos deliberados e controlados (fontes externas). A distribuição térmica existente, natural ou devido a uma carga elétrica, mecânica, química ou física, nos objetos sob inspeção, é utilizada para a análise termográfica.

A termografia infravermelha passiva geralmente é utilizada no monitoramento da condição em instalações elétricas, equipamentos de produção, equipamentos térmicos e componentes mecânicos em operação. Também é utilizada quando existem carregamentos térmicos naturais pela radiação solar, como em edifícios e estruturas.

A termografia infravermelha quantitativa é aplicável em situações em que o parâmetro temperatura é preponderante para a decisão a ser tomada. Nessa abordagem, os ajustes dos parâmetros radiométricos e as condições de contorno são importantes. A termografia infravermelha quantitativa é utilizada com predominância em instalações elétricas e térmicas.

A termografia infravermelha qualitativa é aplicável em situações em que a morfologia da distribuição térmica é o parâmetro preponderante para a decisão a ser tomada. A termografia infravermelha qualitativa é normalmente a abordagem inicial de qualquer trabalho termográfico.

Exemplos de aplicação são a construção civil, os materiais compósitos, os equipamentos de processo de produção, etc. De maneira geral, sem considerar os detalhes de um procedimento específico para uma determinada aplicação, a execução de um ensaio ou inspeção termográfica deve abranger no mínimo o seguinte: determinar a técnica a ser utilizada; determinar, de acordo com a técnica, quais equipamentos e acessórios serão necessários; examinar e, se necessário, corrigir as condições de segurança do local e do ensaio ou inspeção; avaliar e, se possível, ajustar as condições de contorno descritas na Seção 6 da norma; ter uma câmera termográfica com resolução espacial suficiente para visualizar com definição a menor anomalia térmica esperada do objeto sob análise, durante os ensaios ou inspeções qualitativas.

Igualmente, deve-se ter uma câmera termográfica com resolução espacial de medida suficiente para mensurar com exatidão a menor anomalia térmica esperada do objeto sob análise, durante os ensaios ou inspeções quantitativas; ter em mãos uma lista ou roteiro para garantir que todos os objetos, componentes ou equipamentos sejam avaliados, no caso de ensaio ou inspeção de vários objetos; registrar ou salvar os dados relevantes do ensaio ou inspeção, incluindo termogramas e fotos na luz visível; ter uma câmera termográfica para capturar os termogramas com o ângulo entre o eixo óptico e a superfície do objeto analisado o mais próximo possível da perpendicular.

A faixa de medição de temperatura da câmera deve ser selecionada de acordo com a variação de temperatura esperada. O foco óptico deve ser corretamente ajustado. Se a câmera possuir a função NUC (correção de não uniformidade) manual, é recomendável executá-la antes de cada captura. Deve-se comparar entre si, sempre que possível, objetos, componentes ou equipamentos semelhantes e sob cargas similares.

Considera-se que os que exibirem distribuição térmica ou temperaturas incomuns possuem anomalias térmicas. Salvar os dados e as imagens para pós-processamento, avaliação das anomalias térmicas e elaboração do relatório.

FONTE: Equipe Target