1 Termografia: O que é e como funciona?
A termografia é uma técnica de inspeção que se baseia na irradiação de ondas do espectro eletromagnético, especialmente na radiação infravermelha, para identificar variações de temperatura em objetos e superfícies. As inspeções termográficas partem do princípio da irradiação dessas ondas, como mostrado na Figura 1. A radiação infravermelha foi descoberta por Herschel no século XVIII e, posteriormente, aprofundada por cientistas como Planck, Wien, Josef Stefan e Ludwig Boltzmann, cujas contribuições teóricas foram essenciais para compreender o fenômeno da radiação térmica.
Essas bases científicas permitem a obtenção dos dados de temperatura utilizados na termografia, tornando-a uma ferramenta eficaz para identificar falhas e anomalias, como superaquecimento ou problemas de isolamento. Assim, a termografia se destaca como um método eficiente para manutenção preditiva em diversos setores, incluindo o industrial, e se destaca especialmente em usinas solares, onde permite a identificação de pontos quentes em módulos fotovoltaicos, conexões defeituosas e falhas em inversores. A termografia, assim, contribui para a manutenção preditiva e o aumento da eficiência operacional, evitando perdas de energia e garantindo a segurança das operações em usinas solares.
Figura 1: Espectro Eletromagnético
A compreensão da termografia parte do conceito de corpo negro, um material ideal que absorve toda a radiação incidente sem refletir ou transmitir. Em um corpo negro, a relação entre transmissão (τ), absorção (α) e reflexão (ρ) de radiação térmica é dada pela equação 1:
Para um corpo negro ideal, α-1, enquanto τ e ρ são nulos. A potência da radiação térmica emitida por um corpo é descrita pela Lei de Planck:
A potência total emitida por um corpo negro em uma determinada área A é dada pela Lei de Stefan-Boltzmann:
Aqui, σS é a constante de Stefan-Boltzmann, e T é a temperatura absoluta.
1.1 Aplicação da termografia em usinas solares
Nas usinas solares, é crucial monitorar a temperatura dos módulos fotovoltaicos, inversores e conexões para identificar pontos quentes ou falhas que podem comprometer a eficiência do sistema. A termografia permite medir a diferença de temperatura (ΔT) entre os pontos mais frios e mais quentes de um mesmo material, como um módulo solar, sem conhecer a emissividade exata.
Se adotarmos dois pontos de um material com temperaturas T1 e T2, as potências correspondentes P1 e P2 podem ser expressas como:
A diferença de temperatura é então dada por:
As câmeras termográficas, como a mostrada na Figura 02, são equipadas com elementos transdutores que captam a radiação infravermelha emitida por diversos pontos do objeto analisado e a convertem em imagens no espectro visível. Dessa forma, é possível identificar as diferenças de temperatura em diferentes áreas do mesmo material, sem a necessidade de aplicar o fator de emissividade.
Essa capacidade de medir variações de temperatura torna a termografia uma ferramenta extremamente eficaz para identificar falhas, superaquecimento e problemas de isolamento em equipamentos presentes nas usinas solares.
Figura 2: Camêra FLIR E8-XT
1.2 Termografia e componentes elétricos
A termografia é amplamente reconhecida como um método de avaliação das condições de componentes elétricos, sendo validada internacionalmente pela International Electrical Testing Association (NETA). Geralmente, a análise qualitativa nesse contexto envolve a comparação da diferença de temperatura entre valores anormais e os valores de referência de equipamentos similares em funcionamento normal. De acordo com HUDA, TAIB et al. (2012), a Tabela 1 apresenta as recomendações da NETA para a avaliação qualitativa de componentes elétricos, como cabos, isoladores, transformadores e disjuntores.
Tabela 1: Especificaçãoes de teste de manutenção (NETA MTS, 1997)
Na prática, com softwares comerciais se obtém os valores de ∆T ao se comparar os valores de pontos quentes nas imagens termográficas com pontos frios de equipamentos em condições similares (JADIN e TAIB, 2012). A comparação ∆T de equipamentos semelhantes em mesmo enquadramento não indica, entretanto, falhas que afetam as 3 fases como um todo (JADIN e TAIB, 2012).
A realização de termografias em ambientes externos é acompanhada de algumas considerações, devido aos efeitos do sol e outros fatores do ambiente. A Tabela 2 indica essas observações.
Tabela 2: Considerações para termografias em ambientes externos.
2 Problemas Detectados com a Termografia
Pontos Quentes: Áreas localizadas de temperatura elevada, indicando conexões frouxas, corrosão, sobrecarga ou mau contato em componentes elétricos; Diodos Desativados: Nos módulos fotovoltaicos, diodos desativados podem resultar em aumento de temperatura devido à corrente que passa por vias alternativas; Sobrecarga: Componentes elétricos sobrecarregados mostram sinais de aquecimento anormal;
Isolamento Degradado: Fios e cabos com isolamento desgastado ou danificado podem apresentar aumento de temperatura devido ao curto-circuito iminente;
Defeitos de Fabricação: Problemas durante a produção podem causar defeitos que resultam em superaquecimento ou operação ineficiente.
Tabela 01: Registros Termográficos – Problemas verificados e Procedimentos Adotados
3 Conclusão
A termografia manual é uma ferramenta eficaz para identificar falhas e pontos quentes em sistemas fotovoltaicos, instalações elétricas e componentes mecânicos. Seguindo procedimentos padronizados, é possível encontrar e resolver problemas de forma segura e eficiente, reduzindo riscos para colaboradores e equipamentos. Com documentação adequada dos defeitos e comunicação clara entre os envolvidos, a termografia é essencial para operações mais seguras e eficientes e manutenções preventivas que assegurem desenergizações inesperadas.
4 Referências
- ABNT. NBR 16274. Sistemas fotovoltaicos conectados à rede – Requisitos mínimos para documentação, ensaios de comissionamento, inspeção e avaliação de desempenho, Rio de Janeiro, 2014. 52.
- ABNT. NBR 15572. Ensaios não destrutivos – Termografia – Guia para inspeção de equipamentos elétricos e mecânicos, Rio de Janeiro, 2013. 8.
- ABNT. NBR 16292. Ensaios não destrutivos – Termografia – Medição e compensação da temperatura aparente refletida utilizando câmeras termográficas, Rio de Janeiro, 2014. 5. ABNT. NBR 15424. Ensaios não destrutivos – Termografia – Terminologia, Rio de Janeiro, 2006. 4.