A inspeção de sistemas de energia com câmaras de imagem de infravermelhos tem sido uma parte vital da manutenção dos sistemas de produção, transmissão e distribuição de eletricidade em funcionamento há décadas. Os recentes avanços na tecnologia de imagem por drones elevaram esta aplicação a um nível totalmente novo e aumentaram a sua adoção. Vejamos alguns dos aspectos a ter em conta quando se considera como e porquê fazer inspecções eléctricas com um drone.
Porquê utilizar câmaras de imagem térmica
Quer se trate de inspecionar subestações, centrais eléctricas ou linhas de transmissão e distribuição, existem dezenas, se não centenas, de ligações com fusíveis, isoladores, emendas, becos sem saída, etc., que necessitam de uma inspeção de rotina. A inspeção a partir de um drone tem duas vantagens principais: rapidez e segurança. As inspecções com drones permitem que as equipas examinem rapidamente grandes áreas para encontrar potenciais problemas que precisam de ser investigados mais a fundo e fazer a manutenção do equipamento elétrico.
Figura 1. As câmaras térmicas podem acrescentar velocidade e segurança às inspecções eléctricas com funções térmicas.
Qualitativo ou quantitativo: qual o caminho a seguir?
Como discutido em edições anteriores desta série DELTA Solutions, existem dois tipos básicos de inspecções térmicas: qualitativas e quantitativas. Uma inspeção qualitativa é aquela em que o termógrafo procura anomalias térmicas, ou seja, diferenças de energia térmica que não deveriam existir. Por exemplo, se forem inspeccionadas linhas eléctricas trifásicas e o inspetor souber que as linhas estão sob uma carga equilibrada, todas elas devem ter um aspeto semelhante. No entanto, se uma fase apresentar uma quantidade elevada de calor num ponto de ligação, essa ligação deve ser investigada mais aprofundadamente para determinar a causa principal do elevado aquecimento. Este aquecimento pode ser devido a uma ligação solta ou corroída.
As inspecções qualitativas também podem encontrar problemas ao detetar uma falta de aquecimento onde ele deveria existir. Por exemplo, se os tubos de arrefecimento de um transformador cheio de óleo tiverem uma zona fria enquanto o resto está mais ou menos uniformemente aquecido, isso pode significar um baixo nível de óleo ou algo que impeça o óleo de circular corretamente, como um bloqueio ou uma bomba defeituosa.
Estes dois exemplos são considerados qualitativos porque não é necessário medir a temperatura para indicar um problema: a diferença de calor é indicação suficiente de que existe uma anomalia térmica que requer uma investigação mais aprofundada.
Figura 2. A compensação da emissividade e da T(refl) pode ser um desafio nas inspecções eléctricas.
As inspecções quantitativas, por outro lado, requerem medições de temperatura precisas, e as medições de temperatura a partir de um drone são muito difíceis. Como lembrete, vamos rever os elementos das inspecções quantitativas.
Em primeiro lugar, lembre-se de que existem dois tipos diferentes de medições de temperatura: temperatura aparente e temperatura real. As medições de temperatura por infravermelhos são valores que a câmara calcula com base na quantidade de energia proveniente de um objeto, na sua emissividade e na quantidade de energia reflectida pelo objeto. O inspetor deve determinar a emissividade do objeto e a temperatura reflectida para que a câmara possa compensar com precisão estas variáveis e produzir uma medição precisa da temperatura. Embora os principiantes em termografia acreditem que a obtenção de medições de temperatura exactas é tão fácil como apontar e disparar, tal não é o caso.
Por outro lado, uma temperatura aparente é aquela que não compensa a emissividade variável e a temperatura reflectida. Este é o valor que a maioria das câmaras térmicas para drones apresenta por defeito. Comunicar uma temperatura aparente pode produzir uma leitura que está dentro da especificação de precisão da câmara... ou pode não estar, uma vez que o operador não tem forma de saber. Mesmo assim, estes valores podem ser comunicados, apenas precisam de ser registados como temperaturas aparentes e não como temperaturas reais. Em muitos casos, ao inspecionar sistemas eléctricos energizados, a única opção viável é comunicar as temperaturas aparentes.
No entanto, algumas empresas de serviços públicos desenvolveram valores de emissividade normalizados para utilização em inspecções termográficas, pelo que deve verificar se este nível de normalização existe num determinado programa.
Note-se que tanto as inspecções qualitativas como as quantitativas são formas válidas de termografia; nenhuma é mais legítima do que a outra e ambas têm valor. Existe um cliché na termografia chamado regra 90/10, que significa que os inspectores podem frequentemente obter 90% da informação necessária para 10% do esforço com uma inspeção qualitativa. Para os 10% extra de informação necessária para um valor quantitativo, serão necessários 90% de tempo e esforço extra do operador. Se a obtenção de uma temperatura real vale ou não o tempo e esforço extra é uma decisão que cabe ao termógrafo individual e aos objectivos da inspeção.
Outras considerações: dimensão do ponto de medição
Há um outro aspeto que os termógrafos devem ter em mente quando planeiam e realizam inspecções de equipamento elétrico suspenso. Quando se trata de captar temperaturas reais - para além da emissividade e da temperatura reflectida do componente - é imperativo considerar o tamanho do ponto de medição da câmara.
Por várias razões, as câmaras de infravermelhos não podem medir com precisão a energia detectada num único pixel. Este facto deve-se principalmente à difusão ótica da lente. Se a energia de um único píxel passar através de uma lente, é ligeiramente difundida, atingindo alguns píxeis adjacentes, o que diminui a intensidade aparente dessa radiação. Por conseguinte, qualquer câmara de infravermelhos requer, pela sua própria natureza, um número mínimo de pixels na lente para obter uma medição precisa da temperatura. Este número pode variar entre modelos de câmaras, mas é normalmente uma área de quatro por quatro pixels, que é apresentada no ecrã como uma cruz circular.
Figura 3. Inspecções eléctricas precisas a partir de uma distância segura
A maioria das câmaras térmicas de drones apresenta uma mira no ecrã, mas este é apenas um gráfico que destaca um único pixel e não indica se a câmara está suficientemente perto do objeto de interesse para preencher o número necessário de pixels com a energia desse objeto.
O outro lado da moeda do tamanho do ponto de medição, que é apenas uma forma complexa de indicar se a câmara está suficientemente perto do objeto de interesse para captar uma medição de temperatura fiável, é a distância de aproximação segura. Esta distância varia de uma empresa de serviços públicos ou de inspeção para outra, e é o mais próximo que o operador pode chegar de linhas ou equipamentos energizados. Certifique-se de que descobre qual é a distância de aproximação segura e respeite essa restrição. Tenha estas restrições em mente ao selecionar uma câmara térmica, uma vez que algumas cargas térmicas, incluindo a FLIR Vue® TZ20-R, oferecem um zoom ótico de 5x e estão melhor equipadas para fornecer medições a uma distância maior. O zoom digital amplia uma parte da imagem, esticando os pixels, e não coloca mais pixels num elemento específico da cena.
Figura 4. O zoom térmico proporciona consciência situacional e clareza durante as inspecções eléctricas
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