Quando as pessoas são expostas pela primeira vez a imagens de infravermelhos (IR) ou térmicas, têm frequentemente dificuldade em interpretar as imagens da câmara. As pessoas não compreendem o que estão a ver. Pior ainda, aqueles que compram câmaras térmicas não tiram o máximo partido do investimento.
Isto não se deve ao facto de a termografia ser demasiado complexa, mas sim ao facto de ser uma forma fundamentalmente diferente de ver o mundo em comparação com o que vemos com os nossos olhos. Assim, vamos dedicar algum tempo a compreender as semelhanças e diferenças da típica câmara de luz visível num drone.
O que são infravermelhos?
A primeira coisa a ter em conta é o facto de as câmaras de infravermelhos verem um tipo de energia diferente da que se vê com os olhos. Os olhos humanos - e uma típica câmara de drone - vêem a luz visível, enquanto uma câmara térmica vê a energia infravermelha.
Embora tanto a luz visível como a infravermelha façam parte do espetro eletromagnético, são os respectivos comprimentos de onda que as diferenciam. A energia electromagnética viaja em ondas, pelo que o comprimento de onda é a distância física entre o pico de uma onda e o pico da seguinte.
No espetro infravermelho, estes comprimentos de onda são normalmente medidos em micrómetros, ou seja, um milionésimo de metro. A luz visível abrange a banda de onda de 0,4-0,75 micrómetros (frequentemente abreviada como "micron" e abreviada como μm), enquanto a energia infravermelha detectada pela maioria das câmaras térmicas de drones abrange a banda de onda de 7,5-14 μm.
Estes pontos fornecem a base para os factos fundamentais que as pessoas precisam de compreender quando se aprofundam na imagem térmica. Em primeiro lugar, um determinado detetor só é sensível a uma determinada gama de comprimentos de onda e só a pode ver. Os olhos humanos e uma típica câmara de drone são sensíveis à luz visível e podem, portanto, vê-la na faixa de comprimento de onda de 0,4 a 0,75 μm. Os comprimentos de onda da energia infravermelha são demasiado longos para serem vistos pelos nossos olhos, razão pela qual as câmaras térmicas podem "ver o invisível".
Pode encontrar informações mais aprofundadas sobre a termografia e os infravermelhos clicando aqui e vendo o seguinte vídeo.
Calor vs. Temperatura
A próxima coisa que pode confundir as pessoas é a energia térmica e a temperatura. Não são a mesma coisa. Quando algo parece "quente" a uma câmara térmica, isso significa apenas que está a emitir mais energia térmica; pode ou não ter uma temperatura mais elevada. Então, qual é a diferença?
Todas as moléculas que constituem tudo o que existe na Terra estão a oscilar. Quando se adiciona energia térmica a uma substância, as suas moléculas oscilam mais rapidamente e criam mais fricção entre as moléculas, aumentando assim a temperatura da substância. O que vemos com uma câmara térmica é a quantidade de energia térmica que está a ser libertada de algo, não a sua temperatura.
A temperatura pode ser considerada como o resultado da existência de mais ou menos energia térmica numa substância. Se adicionarmos energia térmica, a temperatura aumenta. Se retirarmos energia, a temperatura diminui. Uma vez que as nossas câmaras detectam energia térmica, temos de nos lembrar que os valores de temperatura que vemos numa imagem de infravermelhos são calculados, não detectados. E esses cálculos são afectados por uma série de variáveis muito importantes que não só influenciam o aspeto quente de algo, mas também a forma como é medido.
Câmara termográfica de infravermelhos que calcula a temperatura
O que é que faz com que as coisas pareçam quentes ou frias?
Em primeiro lugar, lembre-se de que a energia infravermelha que vemos proveniente de um objeto provém da superfície do objeto; mas essa energia não provém necessariamente do próprio objeto. Pode provir do objeto, mas também pode refletir-se nele, passar através dele ou ser uma combinação dos três. Para interpretar corretamente uma imagem e medir as temperaturas nela contidas, temos primeiro de compreender de onde vem a energia que vemos. Tudo o que vemos numa imagem de infravermelhos é uma combinação de energia emitida, reflectida e/ou transmitida. Podemos mostrar esta relação matematicamente da seguinte forma: um representa 100% da energia IR na cena.
A boa notícia é que relativamente poucas coisas são significativamente transmissivas à energia infravermelha, pelo que a maioria das coisas é uma combinação de energia emitida e reflectida (E+R=1). A má notícia é que a transmissividade de um objeto à energia infravermelha pode ser exatamente o oposto do que se espera com base na experiência humana com a luz visível. Por exemplo, os plásticos de película fina, como as lonas e os sacos do lixo, são altamente transmissivos ao infravermelho, ao ponto de podermos ver através destes objectos com uma câmara térmica, mas são opacos à luz visível. Em contraste, os vidros normais das janelas são altamente transmissivos à luz visível (ou não seriam boas janelas), mas são quase totalmente opacos aos infravermelhos.
E + R + T = 1
Emissão (E):
A energia que provém diretamente de um objeto é designada por energia emitida. É a energia contida no objeto e irradiada a partir dele.
Reflexos (R):
A energia reflectida é a energia térmica que tem origem noutra coisa, mas que é reenviada para o objeto visto no visor da câmara.
Transmissão (T):
Quando a energia de algo que está por trás do objeto passa através desse objeto de interesse, diz-se que esse material é "transmissivo". Isto significa que a energia vista é transmitida pelo objeto de interesse e não emitida por ele.
Este é um dos aspectos que dificulta a tarefa dos novos operadores: não só não é possível ver através do vidro com uma câmara de infravermelhos, como também se vêem frequentemente reflexos no vidro no infravermelho. Para interpretar corretamente uma imagem térmica, os operadores têm de saber o que estão a ver e as suas propriedades térmicas, para compreenderem se a energia que parece provir desse objeto provém realmente desse objeto. Isto é igualmente verdade quando se tenta compreender o que está quente numa imagem (inspeção "qualitativa") ou para obter medições de temperatura reais (inspeção "quantitativa").
As câmaras térmicas conseguem ver os reflexos no espelho e através do revestimento de plástico.
Quão quente?
Anteriormente, discutimos que o calor é o tipo de energia que vemos com uma câmara térmica, mas a temperatura é o resultado de haver mais ou menos calor no objeto. Também explicámos que a energia térmica é emitida por um objeto ou reflectida (rebatida) por um objeto. Todas estas variáveis influenciam a temperatura de um objeto e a precisão com que esta pode ser medida. A medida de quão bem um objeto irradia o seu calor é chamada emissividade. A emissividade é um rácio entre a energia de um objeto e a quantidade de energia que emite, e estes rácios são apresentados como valores entre 0 e 1,0. Assim, um objeto que é 90 por cento emissivo tem uma emissividade de 0,9. Lembre-se que tudo o que vemos é uma combinação de emissividade e reflexão, por isso, se um objeto é 90% emissivo, é 10% refletor. O grau de emissividade ou de reflexão de um objeto é determinado pelos seis factores seguintes, por ordem decrescente de importância:
- Material - A emissividade é principalmente uma propriedade do material. O material de que o objeto é feito tem a maior influência na eficácia com que emite a sua energia. Os objectos orgânicos - terra, rochas, madeira, animais (incluindo pessoas) são altamente emissivos, frequentemente com uma emissividade superior a 0,95.
- Acabamento. Quanto mais liso e brilhante for um objeto, menor será a sua emissividade e, consequentemente, maior será a sua refletividade. Por exemplo, se pegarmos num pedaço de madeira em bruto e o polirmos, a sua emissividade naturalmente elevada diminui e a sua reflectância aumenta. Por outro lado, os metais brilhantes são naturalmente muito reflectores, mas quando se corroem, tornam-se mais emissivos.
- Ângulo de visão - Quando os objectos de alta emissividade são vistos de um ângulo demasiado baixo, tornam-se mais reflectores. Isto é especialmente importante para os operadores de drones porque podemos facilmente alterar o ângulo de inclinação das nossas câmaras térmicas. Certifique-se de que olha para o alvo num ângulo o mais próximo possível de 90 graus em relação à superfície para minimizar os reflexos.
- Geometria - Os objectos com muitos buracos e ângulos podem parecer mais quentes do que realmente são devido a estas alterações na geometria.
As câmaras termográficas medem tanto a energia térmica reflectida como a emitida.
Ao medir temperaturas com uma câmara térmica para inspeção quantitativa, é necessário compensar todas as variáveis acima referidas para gerar aquilo a que se chama uma temperatura verdadeira.
Esperamos que este artigo lhe tenha sido útil.
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Como medir corretamente a temperatura? - Série Solução DELTA Parte 2
