Índice
As superfícies metálicas limpas e sem ferrugem têm uma emissividade baixa. Tão baixa, que é difícil medir nelas com uma câmara termográfica. Em muitas aplicações industriais de I&D, existem muitos alvos de baixa emissividade, especialmente em aplicações eléctricas. Para obter boas medições, a emissividade destes alvos problemáticos precisa de ser aumentada.
A câmara de imagem térmica regista a intensidade da radiação na região infravermelha do espetro eletromagnético e converte-a numa imagem visível. A energia infravermelha irradiada por um objeto é focada pela ótica da câmara num detetor de infravermelhos. O detetor envia os dados para o sensor eletrónico para processar a imagem.
Finalmente, o sensor traduz os dados numa imagem compatível com o visualizador ou que pode ser visualizada num monitor de vídeo normal ou num ecrã LCD. A termografia de infravermelhos é a arte de transformar uma imagem de infravermelhos numa imagem radiométrica que permite a leitura de valores de temperatura. Assim, cada pixel da imagem radiométrica é, de facto, uma medição de temperatura.
Para interpretar corretamente as imagens térmicas, é necessário conhecer os diferentes materiais e circunstâncias que influenciam as leituras de temperatura da câmara termográfica. A emissividade é a eficiência com que um objeto emite radiação infravermelha em comparação com um emissor perfeito (o chamado corpo negro, que tem um valor de emissividade de 1).
De facto, os alvos que normalmente medimos não são radiadores perfeitos e têm um valor de emissividade inferior a 1. Para estes corpos, a temperatura medida será uma combinação de radiação emitida, transmitida e reflectida. É importante definir o valor correto de emissividade na câmara termográfica, caso contrário as medições de temperatura não serão correctas. As câmaras termográficas da FLIR Systems têm definições de emissividade predefinidas para muitos materiais. Se não encontrar uma, pode procurá-la numa tabela de emissividade.
Um corpo negro perfeito tem uma emissividade de 1. Por outras palavras, a radiação alvo é 100 % emitida pela superfície.
Na realidade, os nossos alvos não são corpos negros perfeitos. A temperatura medida num alvo é o resultado de uma combinação de radiação emitida, transmitida e reflectida.
Os valores da emissividade, da reflectância e da condutividade térmica de uma lente dependem em grande medida das propriedades do material. A maioria dos materiais não metálicos tem valores de emissividade próximos de 0,9, o que significa que 90 % da radiação medida provém da radiação emitida pela lente. A maioria dos metais polidos tem valores de emissividade entre 0,05 e 0,1. Os metais manchados, oxidados ou corroídos têm valores de emissividade que variam entre 0,3 e 0,9, dependendo da quantidade de ferrugem ou corrosão. Sem aumentar o valor de emissividade de uma forma ou de outra, os materiais com emissividade inferior a 0,7 são difíceis de medir e os com emissividade inferior a 0,2 são quase impossíveis. Felizmente, existem formas económicas de compensar a baixa emissividade das lentes. Estes métodos reduzem a reflectância do alvo, melhorando assim a precisão das medições.
Se olhar para a imagem térmica, pode pensar que as folhas estão mais frias do que a superfície do copo. Na realidade, estão exatamente à mesma temperatura, a diferença na intensidade da radiação infravermelha é causada por uma diferença na emissividade.
Fita isolante para aumentar a emissividade
A maioria das fitas isolantes de alta qualidade tem uma emissividade de 0,95. Deve assegurar-se, especialmente com câmaras de comprimento de onda médio (3-5 μm), que a fita é opaca. Algumas fitas de vinil são demasiado finas e têm uma certa transmitância de infravermelhos, pelo que não são adequadas como revestimento para aumentar a emissividade. Recomendamos a fita de isolamento de vinil preta 88 da Scotch™, que tem uma emissividade de 0,96 nas regiões de comprimento de onda curto (3-5 μm) e de comprimento de onda longo (8-12 μm).
Temperatura de um grande ASIC com uma cobertura metálica brilhante: sem qualquer acabamento, o ASIC indicava quase a temperatura ambiente. Quando foi aplicada uma camada de fita Kapton de alta emissividade, foi indicada a verdadeira temperatura de 43,9 °C.
Este exemplo mostra duas latas com fita adesiva. A da esquerda está cheia de água quente e a outra está à temperatura ambiente. Na lata quente, a temperatura obtida da fita é de 72,8 °C (163 °F), e na lata é de 23,5 °C (74,3 °F). A segunda leitura é essencialmente a temperatura ambiente, uma vez que a emissividade da lata é muito baixa. Este é um exemplo clássico da necessidade de utilizar uma aplicação para aumentar a emissividade num alvo de baixa emissividade.
Tintas e revestimentos para aumentar a emissividade
A maioria das tintas tem uma emissividade entre 0,9 e 0,95. As tintas de base metálica não são recomendadas, uma vez que têm baixa emissividade. A cor da tinta não é uma variável importante na sua emissividade de infravermelhos. A uniformidade da tinta é mais importante do que a sua cor. As tintas uniformes são preferíveis às tintas brilhantes. O revestimento deve também ser suficientemente espesso para ser opaco. Duas demãos são normalmente suficientes. A fita adesiva funciona para áreas pequenas. A tinta funciona para áreas maiores, mas é um revestimento permanente. Para revestimentos em grandes áreas, mas que têm de ser removidos mais tarde, ou quando as fitas não são adequadas, podem ser utilizados pós suspensos em misturas espessas ou pulverizados. Dois exemplos seriam o corante penetrante Dr. Scholl™ e o pó em spray para pés Dr. Scholl™. A emissividade destes pós situa-se entre 0,9 e 0,95, o que mostra que são suficientemente espessos para serem opacos.
Esquerda: placa de circuito impresso (PCB) sem tinta para melhorar a emissividade. Direita: com tinta de aumento da emissividade. A desvantagem da utilização de tintas pode ser a redução de pequenos pormenores.
Líquido corretor branco para aumentar a emissividade
A utilização de um corretor líquido é uma boa forma de aumentar a emissividade de uma superfície. Este método pode ser utilizado com componentes eléctricos mais pequenos como alternativa à fita adesiva, que não adere a superfícies pequenas. O corretor líquido pode ser limpo com uma pequena escova e álcool. A emissividade do corretor líquido situa-se entre 0,95 e 0,96 para uma câmara de comprimento de onda longo.
Outras recomendações para aumentar a emissividade
Deve-se ter sempre cuidado, uma vez que estas lentes estão frequentemente sob tensão eléctrica. Isto significa que o revestimento dos alvos só deve ser efectuado quando estes estiverem desenergizados e utilizando um revestimento aprovado para garantir o funcionamento correto quando transmitem energia. Certifique-se de que cobre uma área de tamanho suficiente. Conheça o rácio do tamanho do ponto da sua câmara para efetuar medições e a distância mínima de funcionamento que pode utilizar em segurança. Por exemplo, uma câmara com um rácio de tamanho de ponto de 250:1 pode medir um alvo de um centímetro até um máximo de 250 centímetros, ou 2,5 m (ou um alvo de uma polegada até um máximo de 250 polegadas, ou 20,8 pés). Para aplicações a temperaturas mais elevadas, utilizar tintas concebidas para temperaturas elevadas, tais como tintas para motores ou grelhadores a carvão. As fitas e os pós estão limitados na gama de temperaturas a que podem ser aplicados. No caso dos sistemas eléctricos, se a fita derreter, é provável que o problema seja significativo. Por isso, não deve ser necessário material de alta temperatura para esta aplicação.
Controlo dos valores de emissividade nos PCB
Durante os procedimentos de deteção de avarias, a medição da temperatura de componentes em placas de circuitos impressos (PCB) pode ser uma técnica muito útil e económica, mas é difícil devido aos diferentes valores de emissividade dos componentes. Normalmente, as placas de circuito impresso têm uma variedade de componentes de metal e plástico fabricados por diferentes fabricantes que aplicam os seus próprios acabamentos aos componentes. Quando as placas são tratadas com um revestimento comprovado, concreto e conhecido, o problema é normalmente simplificado. Após o revestimento, as superfícies dos componentes têm o mesmo valor eletrónico e as temperaturas relativas podem ser determinadas através de um termograma.
Para controlar os valores de emissividade, é possível tratar um PCB com um revestimento.
Determinação da emissividade
O conhecimento do valor da emissividade é necessário para uma verdadeira avaliação da temperatura de radiação medida. No entanto, os valores da tabela de emissividade devem ser utilizados com precaução. Muitas vezes não é claro em que banda de comprimento de onda o valor da emissividade é válido. E a emissividade muda com o comprimento de onda. Além disso, o estado, a textura e a forma da superfície desempenham um papel importante na emissividade de um material. Eis uma forma de compreender o efeito da variação da emissividade na exatidão da medição: Suponhamos que a variação da emissividade de um objeto é de ±0,05. Para uma emissividade de 0,95, isto representa um erro de cerca de 5 % (0,05/0,95). Para um material como o cobre brilhante, a emissividade é de 0,05, o que representa um erro de 100 % (0,05/0,05). Estes erros propagam-se no cálculo da temperatura, aumentando o erro na leitura da temperatura. A nossa recomendação é não tentar medir a temperatura com uma emissividade do alvo inferior a 0,5 devido a este efeito. Revestir o alvo com um material de elevada emissividade antes de efetuar a medição.
Temporário | Permanente |
| Designer de tintas penetrantes | Fita líquida de 1/16 |
| Autocolantes de papel redondos | Plasti-dip 1/32″ Plasti-dip 1/32″ Plasti-dip 1/32″ Plasti-dip 1/32 |
| Corretor líquido branco (onda longa) | Pintura lisa não metálica |
| Fita adesiva | Borracha de silicone Scotch 70 |
| Fita adesiva de vinil preta Scotch 33 | Borracha Bulldog n.º 8 (autocolante) |
| Fuligem de vela (pequenos alvos) | Etiquetas W.H. Brady (adesivas) |
| Papel adesivo | Fita de fricção (auto-adesiva) |
Fita Kapton (película de poliimida com adesivo de silicone) | Esmalte de retoque em porcelana |
| Plástico de revestimento para PCB 70 (RE) |
Materiais de revestimento de elevada emissividade
Fonte: https://www.flir.es/discover/rd-science/use-low-cost-materials-to-increase-target-emissivity/
Siga-nos em:
Suscríbete a nuestra Newsletter para estar informado >>> Click aquí<<<
Artigos relacionados:
Manutenção industrial, de custo a investimento estratégico
Durante décadas, a manutenção industrial foi vista como um mal necessário. Uma atividade orientada principalmente para cumprir requisitos normativos, evitar sanções e responder a
Aplicações da termografia na indústria
Todos os objectos que nos rodeiam emitem radiação infravermelha que pode ser captada e visualizada com uma câmara termográfica. Graças a esta propriedade física que nos fornece informações térmicas, podemos aplicar a termografia de infravermelhos a um número infinito de sectores. Descubra abaixo exemplos das aplicações mais representativas.
Prevenção de riscos na zona ATEX 22 com a FLIR Si2x
FLIR Si2x, a chave para a deteção de perigos antes que seja tarde demais. Em ambientes ATEX Zona 22, onde o pó combustível pode tornar-se um perigo latente, esta inovadora câmara acústica pode localizar fugas de ar e falhas mecânicas sem parar a produção, garantindo a segurança e a eficiência operacional.