Termografia Industrial: Quando Usar vs. Monitoramento Contínuo [Comparativo]

Quando um disjuntor falha sem aviso ou um motor para por superaquecimento no meio do turno, a investigação quase sempre chega no mesmo lugar. Tinha um ponto quente ali, semanas antes do evento. Conexão frouxa, contato oxidado, enrolamento começando a degradar.

Nada disso aparece na inspeção visual. Mas aparece, com nitidez, em uma imagem térmica.

A termografia infravermelha é uma das técnicas mais diretas para enxergar esse tipo de degradação. O calor é, na maior parte dos casos, o primeiro sinal de que alguma coisa está fora do normal em um ativo elétrico ou mecânico. E ele aparece antes da falha funcional, antes do alarme do disjuntor, antes do motor parar.

O que falta, na maioria das plantas, é frequência de medição compatível com o ritmo da degradação.

Este artigo detalha como a termografia funciona, como é aplicada na rotina industrial, quais os tipos de equipamento usados na inspeção e quais são os benefícios reais que essa técnica entrega quando é incorporada ao plano de manutenção.

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Como aplicar os equipamentos da Termografia

Sua aplicação é definida conforme a necessidade específica do ambiente e o que se pretende com ela. Por exemplo, em equipamentos e sistemas elétricos, como: motores, geradores e transformadores, conectores, disjuntores e outros.

Para diagnóstico de falhas, parte do princípio que a potência de tais máquinas que não saem, ou seja, ela está se transformando em perdas, sendo dissipada por meio de Joule. Por isso que quanto maior a temperatura, maior a radiação infravermelha emitida, por ele.

Contudo, existem três tipos mais comuns de equipamentos ou termômetros infravermelhos que são usados na análise, que contribuem para acompanhar tanto o envelhecimento da máquina, quanto o diagnóstico de falhas.

1. Termômetros infravermelhos spot: conhecido como pirômetro, ele se assemelha a um radar portátil e é usado para detectar e medir a temperatura em um ponto específico em uma superfície. São ideais para medir a radiação térmica em ativos de difícil acesso ou que operam sob condições extremas.

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Além disso, a termografia pode ser somente qualitativa ou qualitativa/quantitativa:

• Qualitativa: quando o que interessa é o perfil e não os valores térmicos apresentados. Essa é a característica que classifica a termografia infravermelha como uma técnica que fornece laudos instantâneos.
• Quantitativa: é o método que define o nível de gravidade de uma anomalia. Vale salientar que ele é sempre o segundo a ser aplicado, pois incondicionalmente a primeira análise sempre tem de ser a qualitativa.

Função da termografia

O objetivo principal da termografia infravermelha é confirmar se o que está sendo medido, está funcionando normalmente e detectar anomalias térmicas, indicando ineficiência, falhas e defeitos em instalações elétricas. A inspeção usando a radiação infravermelha é uma grande vantagem na indústria para o gerenciamento de ativos.

Princípio da termografia

Sua aplicação parte dos princípios dinâmicos e estáticos de peças girantes e fixas. Esse princípio é explicado pelas leis da mecânica de fluidos e de transmissão de calor. Todos os objetos acima do zero absoluto emitem uma energia infravermelha térmica. Assim os termovisores podem detectar e exibir facilmente comprimentos de onda infravermelhos, independentemente da luz ambiente.

Um termômetro infravermelho em sua forma mais básica consiste em uma lente que focaliza a radiação térmica infravermelha em um detector, que transforma a energia radiante em um sinal codificado por cores. Os termômetros infravermelhos são projetados para medir a temperatura à distância, evitando a necessidade de contato com o objeto que está sendo medido.

Ou seja, termogramas são imagens que foram convertidas pelas câmeras termográficas. Estas traduzem em sinais elétricos as radiações infravermelhas emitidas pelas diferentes partes de um corpo. Sinais esses que se convertem em imagem visível num tubo de raios catódicos. Esses termogramas fornecem uma imagem, com recursos que permitem abranger uma faixa de temperatura que vai de -20°C a 1.500°C.

Embora os imageadores infravermelhos sejam simples de usar, interpretar os dados que eles produzem pode ser um pouco mais difícil de decompor. É importante não apenas ter um conhecimento prático de como os imageadores infravermelhos funcionam. Mas também conhecimentos básicos de radiometria e processos de transferência de calor.

Qual a sua importância?

Como foi explicado nos tópicos acima, ficou fácil entender a importância da termografia não só na manutenção preditiva, como na identificação de comportamentos anômalos. Pois, ao utilizar essa técnica é possível antecipar vários problemas que podem ser solucionados antes de uma parada inesperada.

A análise termográfica é uma técnica extremamente importante na prevenção de falhas em diversos meios. Ela não exige a interrupção de nenhum tipo de processo e sem a necessidade de desmontar nada para fazer esse trabalho.

Com ela também é possível reduzir custos, identificar e reparar falhas precocemente. Isso sem contar que não se perde tempo nos processos industriais podendo programar as intervenções necessárias.

Atualmente, o acompanhamento da temperatura, dentro do método preditivo, de um ativo pode ser realizada por meio de sensores IoT, que além da medição coletam dados todos os dias da semana, como: vibração e horas trabalhadas.

O sensor acoplado à superfície do ativo permite medir até 90C graus, identificando automaticamente o desvio de tendência e falhas como: de lubrificação, nível baixo do óleo, refrigeração e pressão elevada (para bombas e compressores).

Outros benefícios importantes da Termografia

Redução de manutenção corretiva em sistema elétrico. É o ganho mais direto. Conexão frouxa, contato oxidado e desbalanceamento de fase aquecem antes de falhar. Detectar esse aquecimento permite intervir em janela programada, com a linha parada por escolha e não por queima de componente. Em painel elétrico de planta com muitos circuitos, isso reduz de forma consistente a frequência de evento corretivo de origem térmica.

Diminuição do consumo de energia. Esse benefício existe, mas precisa ser entendido com cuidado. Conexão com resistência elevada dissipa energia em forma de calor, e essa perda aparece na conta de luz. Corrigir essas conexões reduz a dissipação. Mas o tamanho do ganho depende muito da escala da instalação e do estado atual dos circuitos. Em planta com manutenção elétrica em dia, o ganho é marginal. Em planta com histórico de manutenção elétrica deficiente, pode ser significativo.

Vida útil de ativo elétrico. Temperatura de operação acima do projeto acelera degradação de isolamento, ressecamento de vedação e oxidação de contato. A termografia ajuda a manter a operação dentro da faixa térmica de projeto, e isso se traduz em vida útil maior para enrolamento, cabo, contator e disjuntor. Para transformador e motor de média tensão, em particular, esse ganho costuma justificar sozinho o programa de inspeção.

Programa preditivo mais maduro. Aqui o benefício é estrutural. Termografia entrega um tipo de evidência que a vibração não entrega: imagem visual da distribuição de calor em um ativo. Em diagnóstico complexo, ter as duas técnicas acessíveis no mesmo histórico do ativo amplia a capacidade de correlação. Vibração mostra desbalanceamento, termografia mostra qual mancal está aquecendo. Juntas, levam a equipe a um diagnóstico que nenhuma das duas isolada entrega.

Estoque de peças. Esse é o benefício mais difícil de medir, mas é real. Quando a equipe sabe com antecedência qual componente vai precisar de substituição, o planejamento de compra muda. Em vez de manter peça crítica em estoque de segurança, a planta pode operar com estoque enxuto e comprar sob demanda, com tempo de chegada compatível com a janela de intervenção planejada. Para componente caro e de baixo giro, isso libera capital de giro de forma significativa.

O ponto que une todos esses benefícios é o mesmo: o calor é um indicador antecedente.

Aparece antes da falha, antes do alarme e antes da parada. A diferença entre uma planta que captura esse sinal e uma que descobre o problema só quando o ativo já está fora de operação está, na maior parte das vezes, na frequência com que a temperatura é medida e na forma como esse dado é incorporado ao plano de manutenção.

Por que combinar termografia com monitoramento contínuo de temperatura

Em operações modernas, a termografia funciona melhor quando combinada com monitoramento contínuo de temperatura no ativo. O termovisor cobre o lado elétrico, com varredura periódica de painéis, conexões, barramentos e instalações que precisam de imagem térmica para diagnóstico. E o sensor IoT cobre o lado mecânico, com leitura permanente de temperatura de mancal, vibração e ultrassom no mesmo ponto de medição.

Os dois se complementam, e juntos fecham a janela de observação que a inspeção isolada deixa aberta.

A solução de monitoramento de condição da Tractian atua nessa segunda camada. O thermistor integrado ao sensor mede temperatura de carcaça em tempo real, em conjunto com vibração e ultrassom, e identifica desvio de tendência antes que vire alarme.

Em motores elétricos, por exemplo, isso captura aquecimento por sobrecarga, falha de ventilação ou degradação de rolamento ainda no estágio inicial. Em bomba ou compressor, sinaliza problema de lubrificação, refrigeração inadequada ou pressão elevada antes que a falha mecânica se materialize.

A diferença prática para a equipe de manutenção é a resolução temporal do dado. Em vez de descobrir o aquecimento na próxima rota termográfica, a equipe sabe quando o desvio começou, quanto tempo levou para progredir e qual o padrão de variação ao longo do dia. O termógrafo passa a ser usado para confirmar e investigar, não para descobrir.

Se a sua planta ainda descobre ponto quente em ativo crítico só na rota termográfica trimestral, o intervalo entre uma inspeção e outra é tempo demais para um sinal que progride em horas.