Magnetismo e Inspeção de Defeitos: Teste de Partículas Magnéticas e Termografia, Trabalhos de Mecânica

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Resumo: Partículas Magnéticas e Termografia

Autor: Gabriel Avila Coelho

Rio de aneiro, 2021.

Partículas Magnéticas O teste de partículas magnéticas se destina para encontrar defeitos superficiais em peças, equipamentos e outros. Podendo ser utilizada independente do acabamento das peças, o método consiste em magnetizar a peça, desta forma é gerado um campo eletromagnético em torno do componente inspecionado. As falhas superficiais da peça magnetizada geram o surgimento do que chamamos de campo magnético de fuga. Após a magnetização da peça é aplicado um fluido com partículas metálicas, no qual aderem ao campo de fuga gerado pelas imperfeições e por meio da aglomeração de partículas ferromagnéticas conseguimos identificar as anomalias no material. As principais vantagem de utilizar essa técnica são:

• O resultado do ensaio é imediato;
• Detecta descontinuidades subsuperficiais;
• Pode ser aplicado a alta e baixa temperatura;
• Alta sensibilidade;
• Pode ser automatizado;
• Rapidez de aplicação. E as desvantagens são:
• Só se aplica em materiais ferromagnéticos;
• Algumas técnicas prejudicam a superfície da peça;
• Em algumas técnicas, as indicações não são facilmente observadas. Quando vamos analisar um determinado material por partículas magnéticas devemos anteriormente levar em consideração as características dele. Primeiramente o material deve ser ferromagnético, devemos saber a permeabilidade magnética e retetividade. A permeabilidade é a facilidade do material em ser magnetizado e a retentividade é a habilidade do material em reter os campos magnéticos após os testes. Podemos dizer que um material é ferromagnético quando é atraído por um imã em sua proximidade, o magnetismo é um fenômeno de atração ou repulsão entre corpos metálicos e imãs. O campo magnético surge quando ocorre a movimentação de uma corrente elétrica para fabricar um eletroímã, ou podemos ter partículas elementares que possuem um campo magnético intrínseco. Os imã ou materiais imantados possuem dois polos magnéticos, norte e sul, esses polos criam um campo magnético de atração entre eles, a interação de polos iguais gera a força de repulsão. Quando o campo magnético é interceptado pela descontinuidade as linhas de fluxo do campo magnético a contornam, uma parte é desviada para o interior da peça, outra parte pula pelas bordas e passa por dentro do defeito e a última parte é forçada a passar por cima da peça. As linhas magnéticas que saem da peça formam o chamado campo de fuga, é ele que realizará a atração das partículas durante os testes e nos mostrará as falhas. Para entendermos melhor como funciona o campo magnético podemos realizar um teste para visualizá-lo, neste teste é colocado um imã sobre uma folha

infravermelha, vários estudos foram realizados e técnicas desenvolvidas visando fotografar e identificar as variações térmicas. E foi por meio desses estudos que atualmente possuímos uma grande variedade de ferramentas e equipamentos portáteis, na década de 70 o peso de um termovisor era cerca de 40kg, hoje temos equipamentos com peso menor que 2kg. Os sensores termográficos são extremamente importantes, as radiações chegam no conjunto óptico e são filtradas deixando passar apenas a radiação infravermelha. O raio infravermelho é captado pelo sistema de detecção, convertido em sinal elétrico e tratado até se torna uma imagem. A figura abaixo demostra, de forma simplificada, como um termovisor simples funciona: Antes de iniciar os testes termográficos, devemos primeiro analisar qual instrumento adequado para tal inspeção. Devemos nos atentar quanto a faixa de temperatura, faixa espectral, resolução espacial e de medição, sensibilidade térmica, campo de visão, taxa de frame rate, temperatura de operação, grau de proteção do instrumento, possibilidade de ajuste de parâmetros e o certificado de calibração. Quanto aos equipamentos para realizar o ensaio, devemos ter uma câmera termográfica calibrada, termo-higroanemômetro para determinar as condições do ambiente e máquina fotográfica digital. Como os termivisores realizam a leitura da temperatura por meio da detecção de radiação infravermelha a emissividade desempenha um fator crucial, ela é uma característica do componente inspecionado que determina a quantidade de radiação que a superfície pode emitir radiação. A emissividade varia conforme formato do objeto, temperatura, ângulo de visão, condição da superfície e comprimento de onda. Devido a quantidade de componentes, com materiais diversos nos equipamentos a serem inspecionados, a determinação da emissão correta é muitas vezes difícil. Na foto abaixo observamos a foto de uma conexão em um painel elétrico, ela apresenta alta temperatura e baixa emissividade, e sua fita de identificação possui alta emissividade (toda a área demarcada se encontra com a mesma temperatura). Devido a esse fator, para auxiliar no ajuste de emissividade as câmeras termivisoras possuem um ajuste de emissividade para compensar essa influência.

Após realizada análise pelo inspetor devemos escolher o melhor método para lidar com os dados e identificar as anomalias e tomar as decisões corretamente. Podemos utilizar de dois métodos de avaliação, qualitativo e quantitativo. Na avaliação qualitativa, o termografista desconsidera os valores das temperaturas encontradas e trabalha na inspeção por padrões térmicos diferenciais, ou seja, identifica os pontos com diferentes emissões de temperaturas e compara-os com o padrão já conhecido. Já na avaliação quantitativa o inspetor termografista considera os valores específicos de temperatura como critério de avalição de anomalia, compara os valores encontrados com as temperaturas máximas permitidas nos equipamentos. Um ponto importante é que a realização da avalição qualitativa não impede de realizar uma avaliação quantitativa para completar a tomada de decisões. Apesar de parecer simples, antes de ser realizado os testes termográficos devem ser considerados diversos fatores da condição da inspeção. A NBR 15866 recomenda quanto a verificações das condições de inspeção:

• Correta aplicação da emissividade dos materiais;
• O mesmo ângulo de incidência e distancias nas avaliações de elementos similares adjacentes;
• As condições atmosféricas e ambientais, carga e diâmetro do fluxo de potência do sistema;
• A correção da transmissão espectral; Como vantagens da termografia podemos destacar:
• Altos retornos de investimentos;
• Não necessita de contato;
• Visualização de distribuições térmicas e valores de temperaturas é praticamente imediato;
• Método permite avaliação a distância;
• O método permite avaliação em áreas de atmosfera explosivas;

Mlynarczuk, Lucas Borges. Aplicação de termografia para manutenção preditiva em painéis elétricos. Disponível em: http://riut.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16955. Acesso em 13 de dezembro de 2021. Oliveira, Tiago Miguel Dias. Análise de Sistemas de Energia e Máquinas Elétricas com recurso a termografia. Dissertação (Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores Major Energia), Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, 2012. Barros e al. A utilização termográfica para a melhoria da gestão da manutenção a partir da identificação, à distância, de falhas em equipamentos e sistemas. Disponível em: https://www.brazilianjournals.com/index.php/BRJD/article/view/263. Acesso em 13 de dezembro de 2021. Santos, Laerte dos Santos. Termografia infravermelha em subestações de alta tensão desabrigadas. Dissertação (Pós-Graduação em Engenharia da Energia), Universidade Federal de Itajubá, 2006. Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 15866: metodologia de avaliação de temperatura de trabalho de equipamentos em sistemas elétricos. Rio de Janeiro, 2010. Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 15572: Guia para inspeção de equipamentos elétricos e mecânicos. Rio de Janeiro, 201 2. Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 15424: termografia terminologia. Rio de Janeiro, 2006.