A termografia permite o mapeamento térmico de superfícies sem interferência no funcionamento ou na vida útil do material inspecionado. Segundo definição da Associação Brasileira de Normas Técnicas (NBR 15424), termografia é uma técnica de sensoriamento remoto que possibilita a medição de temperaturas e a formação de imagens térmicas de um componente, equipamento ou processo, a partir da radiação infravermelha, que é naturalmente emitida pelos corpos, em função de sua temperatura. Atualmente, o conceito de termografia é utilizado para definição de ensaios térmicos não destrutivos (NDTE).
São diversas as áreas onde a termografia encontra campo de aplicação. Em setores das indústrias automotiva, aeronáutica, siderúrgica, petroquímica, metalúrgica, robótica, elétrica e eletrônica dentre muitas outras é possível identificar a termografia sendo utilizada na avaliação de desempenho de equipamentos e componentes de máquinas, controle de qualidade de produtos e na validação de processos. Fora do âmbito industrial, a técnica também é adotada nos esportes, medicina, construção civil, identificação de anomalias em edificações (CORTIZO, 2007), fisioterapia, veterinária, caracterização de propriedades de materiais (BARBOSA, 2014), segurança patrimonial e inclusive na avaliação de obras de arte (TAVARES, 2006).
São duas as principais categorias onde a termografia pode ser dividida: termografia ativa e termografia passiva. Na termografia ativa, seja pela necessidade de ampliar o nível de radiação emitida pela superfície ou avaliar a resposta térmica do objeto em uma situação específica, existe uma excitação térmica aplicada com forma, intensidade e frequência muito bem definidas. Na termografia passiva, o campo de temperaturas da região a ser inspecionada é resultado do próprio processo ou do carregamento térmico natural submetido ao componente, sendo que nenhuma intervenção externa é necessária para a ocorrência do perfil térmico registrado. Atendendo a requisitos de segurança e operação, a termografia do tipo passiva é a técnica mais amplamente empregada no contexto da manutenção em sistemas de energia.
O termovisor é o principal instrumento de uma inspeção termográfica. A tecnologia atualmente embutida nesses equipamentos é expressiva, com ferramentas específicas para seleção e detalhamento de imagem, alternativas de captura automatizada, expansão de memória e possibilidades de emissão de relatório de inspeção, dentre outras funcionalidades disponíveis ao usuário as quais tornam os preços de aquisição bastante variados. Independente do modelo do termovisor, existe o princípio de funcionamento comum a todos que se dá através da radiação infravermelha emitida pelo objeto, sendo esta detectada, processada e convertida em imagem visível e em leituras de temperatura. A Figura 3.1 apresenta esquematicamente os subsistemas que compõem um termovisor genérico.
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Figura 3.1 – Diagrama simplificado de um termovisor genérico. (Fonte: SANTOS, 2006)
As características construtivas e operacionais dos termovisores apresentaram grande alteração ao longo de todas as gerações desse equipamento. O desenvolvimento dos modernos conjuntos de lentes e filtros para expansão dos limites de utilização da termografia demandou pesquisa por novos materiais adequados para captação de sinais de radiação em diferentes intervalos de comprimento de onda, denominados sistemas multiespectrais.
Desde os primeiros modelos de termovisores de aplicação tipicamente militar na década de 70, o desenvolvimento tecnológico impulsionado pela microeletrônica promoveu uma profunda evolução na tecnologia das câmeras térmicas. A substituição dos sistemas de varredura pela tecnologia Focal Plane Array (FPA) foi um passo importante no aprimoramento dos termovisores, em que as leituras de temperatura passaram a ser apresentadas diretamente no monitor, conferindo também melhorias na resolução de imagem e sensibilidade térmica. O desenvolvimento dos microbolômetros atuando como sensores de radiação térmica foi um dos principais avanços responsáveis pela diminuição de tamanho e peso (Figura 3.2) dos equipamentos, permitindo a retirada dos sistemas de refrigeração criogênicos existentes nos modelos anteriores.
Figura 3.2 – Evolução dos termovisores: (a) Detector AGA 680 resfriado a nitrogênio liquido e sistema de varredura óptico/mecânico, peso total de 37 kg. (b) Termovisor modelo FLIR SC660, peso total de 1,7 kg. (Fonte: ARAÚJO, 2008; FLIR Commercial Systems, www.flir.com acesso em 23/12/2014).
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Nos sensores térmicos em geral, a radiação térmica absorvida altera a temperatura do material do elemento detector, resultando na alteração de alguma propriedade física do material que o constitui e gerando um sinal elétrico correspondente. Os detectores térmicos podem ser do tipo bolômetro, piroelétrico ou termopilha (OLIVEIRA, 2010). Em especial nos microbolômetros, o que ocorre é uma variação da resistência elétrica. Sendo um processo de medição indireta, é necessário ter conhecimento suficiente do relacionamento entre o sinal de radiação captado pelo termovisor e a temperatura equivalente que se quer determinar, possibilitando a compreensão dos fatores que interferem na aquisição dos dados e, principalmente, das condições que possam vir a inviabilizar a sua aplicação. Esse discernimento é o que difere o correto emprego da termografia como ferramenta de análise de processos, e o simples registro de imagens térmicas com pouco ou nenhum significado físico concreto.
As câmeras infravermelhas em geral apresentam grande sensibilidade, porém sua precisão é por vezes superada por sensores de contato (RIBEIRO, 2010). Em situações onde esse erro de leitura é superior ao gradiente de temperatura que se pretende captar, a termografia não é indicada. O mesmo vale para a tentativa de identificação de falhas em componentes internos de equipamentos, onde os efeitos da anomalia térmica não causam alterações perceptíveis de temperatura na superfície externa do objeto inspecionado.
Um cenário ainda comum na indústria e em trabalhos publicados é do uso de termografia em análises qualitativas de fenômenos térmicos (MALDAGUE, 2000). Existe na literatura uma significativa escassez de análises quantitativas, com a devida análise das incertezas associadas e avaliação dos impactos das condições atuantes durante o processo de medição. Negligenciar fatores como condição superficial da amostra, interferências na captura e processamento do sinal de radiação, bem como as condições operacionais submetidas ao objeto inspecionado e suas interações com o ambiente podem levar a má utilização da termografia. O estudo dessas interações é fundamental para a eliminação de erros grosseiros e a consequente obtenção de resultados mais confiáveis e condizentes com a realidade.