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AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM PAPEL E CELULOSE

MEDIÇÃO DE TEMPERATURA

REDES DE CAMPO COM CONEXÃO WIRELESS

MONITORAÇÃO E PROTEÇÃO DE GRANDES MÁQUINAS

ENTREVISTALuiz Aubert Neto, Presidente da ABIMAQ

REPORTAGEM Tecnologia de ponta na agricultura

REPRINT ESPECIALARTIGO TÉCNICO

Líder Mundial em Câmeras Infravermelhas

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UMA ALTERNATIVA HIGH-TECH A TERMOPARES E TERMÔMETROS INFRAVERMELHOS PONTUAISPOR UM CUSTO POR PONTO MEDIDO MUITO MENOR

INTRODUÇÃO

Os engenheiros de processo estão sob constante pressão

para tornarem os sistemas e processos de produção mais

eficientes e menos custosos. As novas câmaras infra-vermelhas de última geração oferecem um grande po-

tencial de ganho em processos onde a distribuição de

temperatura é fundamental para a qualidade do onde a

obtenção e análise de quantidades massivas de pontos

de temperatura é necessária. Alguns exemplos de aplica-

ção são apresentados com explicações produto, seguran-

ça do processo e manutenção preditiva de ativos indus-

triais. Este artigo oferece uma introdução aos leitores so-

bre os novos produtos e aplicações de como estes siste-

mas de automação, que utilizam câmaras infravermelhas

fixas, podem ser implantados.

FUNCIONAMENTO DE UMA CÂMERA INFRAVERMELHA INTELIGENTEA radiação infravermelha (IV) não é detectável pela visão

humana, mas uma câmera IV pode convertê-la em uma

imagem visual que expresse as variações térmicas ao longo

de um objeto ou cena térmica. A banda infravermelha co-bre uma porção do espectro eletromagnético de aproxi-madamente 900 a 14.000 nanômetros (ou 0.9–14 mícrons). A radiação IV é emitida por todos os objetos acima do zero absoluto, sendo que a quantidade de radiação aumenta com a temperatura. Uma câmera IV adequadamente ca-librada captura a radiação IV e gera imagens termográ-ficas e medições precisas de temperaturas de até 76.800 pontos – sem contato com o objeto ou produto. A base te-órica que explica o funcionamento de uma câmara infra-vermelha é basicamente a mesma de um termômetro in-fravermelho ou sensor de radiação, e está alicerçada em 4 leis ou equações fundamentais:

Lei de Kirchhoff

Designação genérica atribuída na literatura a re-sultados obtidos ao longo de uma série de estu-dos conduzidos por G. Kirchhoff no século XIX. Três “leis” resumem as características básicas do es-pectro de emissão de sistemas físicos; a primeira estabelece que sólidos, líquidos e gases sob alta

Fernando Lisboa (fernando.lisboa@flir.com.br), MBA, Gerente Geral da Flir Systems para América Latina.

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pressão, uma vez incandescentes, dão origem a um espectro contínuo de emissão (ou seja, emitem em todos os comprimentos de onda), enquanto que as duas outras leis tratam da emissão/absorção por gases a pressões não tão elevadas (Swihart, 1968, p.11). Segundo uma outra forma da lei de Kirchhoff, a radiância espectral emitida por um objeto em equilíbrio termodinâmico é função apenas da tem-peratura absoluta do objeto e do comprimento de onda; esta radiância espectral seria independen-te do tamanho, da forma e da composição do ob-jeto (Swihart, 1968, p.7). Uma outra forma da lei de Kirchhoff é freqüente em livros-texto, segundo a qual a absortância e a emissividade de um siste-ma sob equilíbrio termodinâmico seriam nume-ricamente iguais; ainda, tal identidade seria váli-da tanto para cada comprimento de onda quanto para toda a extensão do espectro eletromagnético. De acordo com esta última formulação, a absortân-cia e a emissividade de um corpo negro assumem, por definição, valor unitário.

Lei de Planck

Relação verificada experimentalmente, descrevendo a radiância espectral emitida por um corpo negro como função de sua temperatura e do comprimento de onda. A busca de argumentos teóricos que viessem a justifi-cá-la conduziu ao desenvolvimento da teoria quântica (Sears & Salinger, 1979, pp.357-360; Liou, 1980, pp. 356-357).

Lei de Stefan-Boltzmann

Estabelece que a irradiância emitida por um corpo ne-gro é diretamente proporcional à quarta potência da temperatura absoluta deste, por um fator 5,67051.10-8 W.m-2.K-4 (constante de Stefan).

Leis de Wien

Duas características associadas à radiação de cor-po negro, formuladas por W. Wien no século XIX. A primeira delas (denominada lei de deslocamen-to) estabelece que o comprimento de onda associa-do à máxima radiância espectral emitida por um corpo negro é diretamente proporcional ao valor in-

verso da temperatura absoluta deste, por um fator 2,897756.10 * -3 m.K (constante de Wien). A segunda lei estabelece que o valor assumido pela máxima ra-diância espectral emitida por um corpo negro é dire-tamente proporcional à quinta potência da tempera-tura absoluta deste, por um fator 4,09580.10 -6 (W.m-2.sr-1/m).K.

FONTE: http://satelite.cptec.inpe.br/home/ (Ministério da Ciência e

Tecnologia, Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais, Instituto Nacio-

nal de Pesquisas Espaciais).

A construção da câmera IV é semelhante à de uma

câmera digital de vídeo. Os principais componen-

tes são a lente que foca a radiação infravermelha em

um detector, mais a eletrônica e o software para pro-

cessar e exibir as imagens termográficas e tempera-

turas em um monitor LCD ou CRT (Figura 4, na pági-

na 5). Contrariamente ao dispositivo de carga aco-

plada que as câmeras de vídeo e digitais usam,

o detector da câmera IV é uma matriz de plano focal

- Focal Plane Array (FPA) de pixels micrométricos fa-

bricados com vários materiais sensíveis a uma banda

específica de comprimentos de onda IV. A resolução

do detector FPA pode variar de aproximadamente 80

× 80 pixels até 1024 × 1024 pixels. Em algumas câ-

meras IV, a eletrônica de processamento de vídeo inclui

as funções lógicas e analíticas mencionadas anterior-

mente. O firmware da câmera permite ao usuário focar

uma área específica do FPA ou usar toda a área do de-

tector para calcular temperaturas mínimas, máximas e

médias. Geralmente a precisão da medição de tempe-

ratura é ±2°C ou melhor.

A lente da câmera e a distância até o objeto alvo resul-ta em um campo de visão (FOV – Field Of View) que determina o tamanho do ponto coberto por cada pixel. A saída analógica do pixel representa a intensidade da energia de calor recebida do ponto que ela cobre no objeto alvo. Nas câmeras IV de um dos fabricantes no mercado, os conversores A/D que digitalizam a saída de cada pixel possuem resolução que varia de 8 bits (28 ou 0–255 pixels) até 14 bits (214 ou 0–16383 pixels).

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A imagem termográfica vista na tela do monitor é o resultado do microprocessador mapeando estes valo-res de saída do pixel em uma escala de cores ou em uma escala de tons de cinza que representa as tem-peraturas relativas. Além disso, as informações ra-diométricas, associadas à energia de calor que chega em um pixel, são armazenadas para calcular a tem-peratura do ponto coberto por aquele pixel.

APLICAÇÕES TÍPICAS DE CÂMARAS INFRAVERMELHAS EM MONITORAMENTO E CONTROLE•Fabricação e processamento de aço, ferro e ligas

metálicas.

•Manufatura de peças para indústria automotiva e bens de capital.

•Produção onde medições de temperatura com contato não são possíveis ou indesejáveis.

•Inspeção, controle de qualidade e ensaio não destrutivo.

•Monitoramento de ativos (subestações elétricas, vasos e fornos operando sob pressão e tempera-tura, pátio de matéria prima inflamável, depósitos de produtos químicos).

•Utilização da temperatura como substituto de uma outra variável para fins de controle de qualidade.

Os exemplos a seguir demonstram uma ampla va-riedade de aplicações que podem ser atendidas pe-las câmeras IV. Aplicações potenciais limitam-se somente à imaginação dos projetistas de sistemas.

1 – Monitoramento de Alinhador de Toras de Madeira

Problema: o vapor de água dos tanques de água quente obscurecem a visão do operador da máqui-na, dificultando o correto alinhamento das toras de madeira no tanque.

Solução: a nuvem de vapor é virtualmente transpa-rente para a câmara IV, permitindo assim que as to-ras sejam corretamente alinhadas no tanque. Este exemplo de uma aplicação qualitativa está ilustrado na Figura 1, na página 5.

2 – Teste de Verificação de Aquecedores de Assento

Problema: usando sensores de temperatura com contato para verificar a operação adequada de aquecedores opcionais do assento do carro tor-na a produção lenta e imprecisa caso os sensores não estiverem corretamente posicionados.

Solução: a câmera IV consegue detectar a radia-ção térmica dos elementos do aquecedor dentro dos assentos, fornecendo assim a medição preci-sa da temperatura - sem contato.

Esta medição quantitativa pode ser feita com uma câmera permanentemente montada em uma fixa-ção, e que gira para a posição de medição quan-do o carro atinge um determinado ponto na linha de montagem. Um monitor próximo àquela posi-ção fornece a imagem com uma escala de tempe-ratura que revela a temperatura dos elementos do aquecedor do assento do carro, conforme mostra-do na Figura 2, na página 5.

3 – Operações de Embalagem

Problema: em uma linha de embalagem de alta velocidade, métodos eficientes de testes não des-trutivos da qualidade da vedação de uma caixa colada são muito complicados. Além disso, o mé-todo de aplicação de cola tem muita variabilidade que precisa ser monitorada e registrada com mé-todos estatísticos de controle de qualidade.

Solução: como a cola é aquecida antes da aplica-ção, sua temperatura e localizações na tampa da caixa podem ser monitoradas com uma câmera IV. Adicionalmente, a imagem pode ser digitalizada de forma que permita que estas informações se-jam armazenadas em um banco de dados de con-trole estatístico para análise de tendência e mo-nitoramento do equipamento conforme mostrado na Figura 3, na página 5.

Isto é um exemplo da utilização da temperatura diferencial como substituto de uma outra variá-vel. Neste caso, a temperatura substitui métodos mecânicos de inspeção/teste.

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objeto alvo mais próximo.

•Profundidade do campo – a profundidade máxima de uma cena que permanece em foco.

•Resolução – o número de pixelse tamanho da área ativa do sensor.

•NETD – Noise EquivalentTemperature Difference (Dife-rença de Temperatura Equiva-lente ao Ruído) – o menor nível de energia de calor que pode ser medido.

•Sensibilidade espectral – par-te do espectro IV que a câmera detecta.

•Intervalo de medição de tempe-ratura, precisão e repetibilida-de – uma função do design ge-ral da câmera.

Outra consideração fundamental é qual parte do FOV de uma câ-mera contém informações críti-cas requeridas para fins de mo-nitoramento ou controle. Os ob-jetos dentro do FOV devem for-necer indicação precisa da situ-ação que está sendo monitorada com base na temperatura daque-les objetos. Dependendo da situ-ação, os objetos alvo devem estar na mesma posição, e de manei-ra consistente, dentro do FOV da câmera. Outras variáveis da apli-cação relacionadas à cena moni-torada incluem:

•Emissividade dos objetos alvo.

•Temperaturas refletidas dentro do FOV;

•Temperatura e umidade atmosférica.

FIGURA 1 – Aplicação na produção de madeira compensada.

FIGURA 2 – Teste de produção de elementos de aquecimento em assento de carro.

FIGURA 3 – Controle de qualidade de vedação de caixa de papelão.

FIGURA 4 – Fluxograma simplificado de uma câmera IV.

CRITÉRIOS IMPORTANTES NA SELEÇÃO DE SISTEMAS DE MONITORAMENTO E CONTROLEAo considerar uma câmera IV, algumas das variáveis a considerar são:

•Tamanho do ponto – o menor detalhe que pode ser medida em uma cena térmica.

•FOV – Field of View (Campo de Visão) – a área que a câmera vê.

•Distância de trabalho – distância da frente da lente da câmera até o

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MONITORAMENTO REMOTO DE ATIVOS

Um tipo de aplicação onde câme-ras IV são muito úteis é o moni-toramento remoto de equipamen-tos, estoques e outros ativos, pre-venindo acidentes e perdas. Fre-qüentemente, isto envolve depó-sitos ou áreas abertas para gran-des quantidades de produtos ou matérias primas. O exemplo a se-guir pode servir como modelo ge-ral para configurar um sistema de monitoramento por câmera IV para este tipo de aplicação.

MONITORAMENTO DE ARMAZENAMENTO DE RESÍDUOS PERIGOSOSNesta aplicação os barris de re-síduos de substâncias químicas são armazenados em uma insta-lação coberta, mas que não ficam totalmente protegidas da umida-de. Desta forma, há a possibili-dade de vazamentos ou contami-nação do conteúdo dos barris por ar e umidade, causando elevação na temperatura causada por re-ação química. Finalmente, há o risco de incêndio, ou mesmo de explosão.

Enquanto câmeras de luz visí-vel poderiam ser usadas em uma aplicação como esta, freqüente-mente há um problema de linha de visão onde não é possível ver muitos dos barris, mesmo com múltiplas câmeras posicionadas em toda a área de armazenamen-to. Além disso, fumaça e chamas teriam que estar presentes an-tes que a câmera de luz visível pudesse detectar um problema.

Neste caso poderia ser tarde demais para se tomar medidas de con-tenção. Em contrapartida, câmeras IV independentes monitorando as instalações podem detectar uma elevação de temperatura em seu FOV antes de ocorrer o incêndio (Figuras 5a e 5b).

Dependendo do fabricante da câmera, há diversas opções de monito-ramento disponíveis. Por exemplo, algumas câmeras permitem defi-nir internamente um valor limiar de temperatura para fins de alarme. Além disso, a lógica e funções de contador e temporizador da câme-ra podem ser configuradas de forma que a elevação de temperatura precisa se manter por um certo período para o alarme ser acionado. Isto permite que o sistema ignore uma elevação temporária de tem-peratura no FOV de uma câmera causada pela entrada de uma em-pilhadeira na área para adicionar ou remover barris. A função histe-rese também pode ser utilizada para impedir que o alarme desligue até que a temperatura detectada ficar bem abaixo do ponto de ajuste (set-point) (Figura 6).

FIGURA 6 – Histerese é um recurso importante de processamento de sinal das câmeras IV inteligentes, e que tornam o monitoramento e controle mais efetivos.

Câmeras com uma interface digital de I/O (entrada/saída) geralmen-te fornecem um tipo de saída Liga/Desliga (On/Off) para fins de alar-me. Quando está ligada (on), geralmente estão presentes tensão ou

FIGURA 5A – Imagem IV de uma área de ar-mazenamento de resíduos perigosos mostrando duas leituras de temperatura do ponto (26,4 °F e 16,8 °F) que estão no intervalo seguro, mais uma leitura (98,8 °F) que está atipicamente alta.

FIGURA 5B – Uma imagem subseqüente da mesma área mostra que a leitura anormal em 5a aumentou ainda mais, fazendo com que se produzisse um alarme.

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corrente DC. Por exemplo, a saída digital de I/O de uma câmera no mercado é 10–30VDC para cargas de 100mA ou menos. Geralmente a saída digital de I/O é enviada a um PLC (Programmable Logic Controller) que controla a parte do sistema de alar-me associada à área monitorada.

Uma boa forma de configurar o sistema de alarme é ter todas as câmeras configuradas de forma que te-nham uma saída digital de alto nível quando a tem-peratura está abaixo da condição de alarme que mantém o PLC em seu estado sem alarme. Quando é detectada a temperatura do set-point do alarme, a saída digital de I/O da câmera baixa (geralmen-te para zero volt) após o atraso apropriado, fazendo com que o PLCentre em estado de alarme. Isto cria um sistema seguro contra falhas. Se a energia da câmera for perdida, então não há saída de alto nível para o PLC, que trata aquele evento apenas como se uma temperatura tivesse atingido o ponto de ajus-te, causando assim um alarme. Isto alerta o pesso-al da operação de que estão sem a função de mo-nitoramento ou de que há de fato uma elevação de temperatura.

MONITORAMENTO POR IMAGEMReceber um aviso baseado em medições de tempe-ratura é muito útil, mas o verdadeiro poder do moni-toramento de ativos baseado em câmaras infraver-melhas está na capacidade de processamento de imagens da câmera. O pessoal da sala de controle consegue obter imagens ao vivo das câmeras IV, in-formação que as câmeras de luz visível e outros de-tectores de temperatura não conseguem. Novamen-te, as câmeras variam de um fabricante para outro, mas as mais versáteis oferecem uma variedade de formatos de comunicação de dados para enviar ima-gens termográficas a locais remotos. Cada vez mais as câmeras habilitadas para web são utilizadas para permitir o monitoramento de qualquer localidade onde haja um PC disponível.

A Figura 7 ilustra um sistema que utiliza os proto-colos de comunicação Ethernet e TCP/IP de um dos modelos de um fabricante, junto com a capacidade de set-point de alarme. A rede Ethernet do sistema

permite o cabeamento de até 100 metros de com-primento comunicando o alarme digital diretamen-te até o PLC. Além disso, pode-se ativar imediata-mente um alarme visual e/ou sonoro. O alarme vi-sual pode aparecer em painel anunciador que in-forma ao operador de onde o alarme foi originado; o operador pode então verificar diretamente no PC a(s) imagem(ns) ao vivo daquele local. As imagens e dados de temperatura podem ser armazenados para futura referência e análise.

FIGURA 7 – Um exemplo de um tipo de configuração de sistema de monitoramento remoto por câmera IV. O sistema utiliza uma saída digi-tal de alarme para anunciar uma condição de sobretemperatura e trans-mitir o streaming de vídeo comprimido MPEG-4 que permite que a cena seja visualizada no monitor de um PC.

Tais câmeras também podem ser configuradas para enviar automaticamente os dados de temperatura e imagens para um PC via e-mail (SMTP) ou protoco-lo FTP sempre que o ponto de ajuste da temperatu-ra for atingido, criando assim um registro para revi-são subseqüente.

Junto com um servidor rodando o software de moni-toração e parametrização que acompanha a câma-ra (ou outro software compatível), os dados de tem-peratura podem ser capturados para análise de ten-dência. A câmera também pode fornecer uma com-pressão digital do sinal de vídeo analógico da câme-ra, que pode ser enviado como streaming de vídeo digital MPEG-4 por um link Ethernet para um PC. O software de monitoração e parametrização pode ser usado para configurar medições de temperatu-ra, captura de imagem e funções de exibição da câ-mera. Este aplicativo permite ao PC exibir até nove imagens da câmera por vez e alternar entre gru-pos de câmera adicionais, conforme necessário. O software é usado para configurar o endereço de IP de cada câmera.

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Após as câmeras serem configuradas, o PC usa-do para monitoramento não ficar continuamen-te conectado à rede. Utilizando os protocolos FTP e SMTP na câmera, o usuário pode receber imagens radiométricas em casos de alarme ou quando pro-gramado. Adicionalmente, qualquer PC disponível com navegador da internet pode ser utilizado para acessar os servidores de web das câmeras para o ví-deo ao vivo e controle básico. Esta interface da web é protegida por senha.

Muitas câmeras IV possuem saída de vídeo analó-gica no formato PAL ou NTSC. Portanto, outra pos-sibilidade de monitoramento de imagem é usar um monitor de TV para exibir o vídeo termográfico. Po-de-se usar um único monitor na sala de controle com um comutador para ver as imagens ao vivo de cada câmera seqüencialmente. Quando as câme-ras estiverem corretamente configuradas, o pesso-al da sala de controle pode ver leituras de tempe-ratura escalonadas de qualquer ponto ou área (mí-nima, máxima e média) naquela imagem. (Vide escalas de cor nas imagens de captura de ima-gem descritas nas Figuras 5a e 5b, na página 6.) O operador não só sabe quando há excesso de calor, mas consegue ver onde ele está.

Outro exemplo das novas funções disponíveis no firmware ou software externo da câmera é o re-curso chamado mascaramento de imagem (image masking). Ele possibilita ao usuário pré-selecionar áreas específicas de interesse para análise dos da-dos de temperatura. Está ilustrado na Figura 8, que mostra o monitoramento contínuo de pontos quen-tes da subestação que indicam áreas com problema.

FIGURA 8 – Função Máscara (Masking) de um modelo de câme-ra, que também está disponível em alguns programas de software de terceiros.

ALIMENTAÇÃO VIA ETHERNET (PoE)Deve-se notar que uma câmera com conexão Ethernet pode ser energizada por diversas fontes, dependendo de seu design. Geralmente utiliza-se a conexão de uma alimentação DC externa ou, quando disponível, a câmera é energizada via PoE (Power over Ethernet). Várias configurações da PoE são possíveis. A Figura 9 apresenta uma em que a fonte de alimentação está localizada em uma pon-ta da rede. (A Gigabit Ethernet utiliza todos os pa-res de dados disponíveis, de forma que a PoE não funciona com estes sistemas).

FIGURA 9 – Esquema representando a entrega de PoE de par sobres-salente usando o arranjo PSE de ponto terminal.

A PoE elimina a necessidade de uma fonte de energia separada e passagem de cabos e conduí-tes para cada câmera na rede. O único custo adi-cional é de algum hardware associado com a fun-cionalidade PoE.

Muitas aplicações abrangem áreas que superam o cabeamento de rede Ethernet máximo de 100m. Nestes casos, há opções de conversor sem fio e de fibra ótica disponíveis no mercado para se comu-nicar a distâncias muito maiores.

DEPÓSITO DE MATÉRIAS-PRIMAS

Muitos materiais em grande quantidade são arma-zenados em pátios abertos onde o ar e a umidade pode promover a decomposição e outras reações exotérmicas que elevam a temperatura das pilhas. Isto traz consigo a ameaça de incêndio, perda mo-

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netária direta e questões de segu-rança. Além disso, há o risco de danos conseqüentes causados pelos incêndios, incluindo a per-da de propriedade adjacente e in-terrupções da produção. Mate-riais especialmente propensos a combustão espontânea incluem resíduos orgânicos (compostos, etc.), resíduos de papel para re-ciclagem, madeira, carvão e vá-rias substâncias químicas inor-gânicas, como cimento e cloridra-tos. Mesmo na ausência de com-bustão espontânea, muitos mate-riais em grande quantidade como plásticos, representam risco de incêndio devido a faíscas ou ou-tras fontes externas de ignição.

Em muitos casos, a prevenção é menos custosa que a solução, e a melhor prevenção é o monito-ramento contínuo dos materiais. O custo de um sistema de monitoramento de temperatura automatizado usando câme-ras IV é um investimento mo-desto com excelente retorno. O design do sistema pode ter

a mesma forma daquele descrito antes para barris de resíduos peri-gosos. As câmeras são configuradas para gerar uma saída de alar-me direta para um operador quando os limiares máximos de tempe-ratura definidos pelo usuário são excedidos. Alarmes audíveis e vi-suais na sala de controle chamam a atenção do operador para um possível desenvolvimento espontâneo de incêndio. Vários tipos de software foram desenvolvidos para isolar pontos com problemas, tais como o sistema de monitoramento da zona de pilhas de resíduos des-crita na Figura 10.

Embora a auto-ignição geralmente se inicie nas camadas de baixo de uma pilha de material, o monitoramento contínuo da superfície reve-la pontos quentes em um estágio inicial (Figura 11), de forma que sé possível a monitoração e detecção que impeçam o desenvolvimento de um incêndio. Grandes pátios de armazenamento geralmente exigem múltiplas câmeras para cobertura total, com câmeras montadas em postes metálicos acima das pilhas de estoque. Isto exige câmeras com alojamentos e outras características projetadas para operação confiá-vel em ambientes industriais severos.

FIGURA 11 – Imagem visível e imagens IV de uma pilha de carvão – a imagem termográfica identifica claramente um ponto quente indicando um incêndio prestes a se desenvolver.

FIGURA 10 – Sala de controle para processamento de pilha de resíduos, e captura de tela da disposição do monitoramento da zona, que usa uma câmera IV em uma montagem com giro e inclinação para aviso de iminência de incêndio.

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MONITORAMENTO CRÍTICO DE VASO DE PRESSÃO (CVM – CRITICAL VESSEL MONITORING)

Há diversas aplicações onde a temperatura de

um vaso e seu conteúdo são críticos. Os vasos

são usados para reações químicas, aquecimento

de líquidos ou meramente armazenamento. Para

grandes vasos, o uso de sensores de temperatu-

ra de contato é ineficiente, já que existe não uni-

formidade dos pontos de temperatura ao longo de

sua superfície. Isto exigiria um grande número de

sensores de contato, cujas instalações podem ser

bem custosas e difíceis de manter.

Para a maioria das aplicações em CVM, poucas

câmeras IV conseguem obter imagens de qua-

se 100% da superfície de um reservatório (Figu-

ra 12). Também conseguem medir a temperatura

da superfície do CVM para tendência e prognós-

tico da condição do refratário interno. Se regiões

de interesse (ROIS – Regions Of Interest) específi-

co precisarem ser focadas, o firmware da câmera

IV (ou software de PC externo) permite a seleção

de pontos ou áreas de temperatura do ponto para

medição.

Novamente, pode-se utilizar uma variação dos

sistemas descritos anteriormente. Dependendo

do ambiente de aplicação, um alojamento à prova

de explosão para a câmera pode ser uma exigên-

cia. O software de IHM (interface homem-máqui-

na), como o SCADACAM iAlert da Pivotal Vision,

pode ser utilizado para fornecer uma visão geral

do monitoramento. Ele tem a capacidade de com-

binar todas as imagens da câmera em uma úni-

ca representação espacial da área monitorada –

neste caso, uma vista plana do reservatório. Esta

vista pode ser continuamente atualizada para

uma representação termográfica em tempo real.

FIGURA 12 – Exemplo de monitoramento de vaso de pressão mos-

trando locais de câmera, conexões de rede e PC.

MONITORAMENTO DE SUBESTAÇÃO ELÉTRICA

A operação confiável de subestações é fundamen-tal para fornecimento elétrico ininterrupto. Além sobrecargas, equipamentos e conexões antigas são as principais causa de interrupções de serviço. Mui-tas destas falhas podem ser evitadas com o moni-toramento efetivo via manutenção preventiva. Fre-qüentemente, as temperaturas de transformadores, disjuntores, conexões, etc., começarão a subir bem antes de ocorrer uma falha catastrófica. A detecção destes aumentos de temperatura com câmeras IV permite operações de manutenção preventiva antes que aconteça uma interrupção imprevista da produ-ção. (Vide Figura 13.)

FIGURA 13 – Imagens visual e infravermelha de uma subestação mostrando um transformador com sobreaquecimento.

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As câmeras podem ser instaladas em um mecanis-mo de montagem em giro panorâmico (pan) / incli-nação (tilt) para avaliar continuamente grandes áre-as de uma subestação (Figura 14). Poucas câmeras conseguem fornecer cobertura em tempo real de to-dos os equipamentos críticos que devem ser moni-torados. Além das funções de manutenção preventi-va, estas câmeras também servem como monitores de segurança para detecção de intrusão dia e noite.

FIGURA 14 – Exemplo de sistema de montagem de giro (pan)/incli-nação (tilt).

Combinando a conectividade Ethernet e/ou sem fio das câmeras com uma interface de operador pela web, pode-se transmitir imagens de vídeo para sa-las de controle e centenas de quilômetros de distân-cia. Além disso, o software de monitoramento pode ser usado para detectar perigosos desvios de tem-peratura e notificar o pessoal de manutenção por e-mail e tirar fotos instantâneas.

Os exemplos anteriores representam apenas algu-mas aplicações que podem se beneficiar do monito-ramento remoto por câmera IV. Algumas outras apli-cações onde o monitoramento de temperatura por IV está sendo utilizado, incluem:

•Indústrias de petróleo e gás (plataformas de ex-ploração, refinarias, torres de flare, processamen-

to de gás natural, tubulações e instalações de armazenamento).

•Utilidades elétricas (plantas geradoras de ener-gia, linhas de distribuição, subestações e transformadores).

•Manutenção preditiva e preventiva (monitora-mento contínuo/posição fixa de equipamentos críticos).

CONCLUSÃOOs dados de temperatura da câmera IV podem ser usados para monitoramento qualitativo ou para medição e controle quantitativo de temperatura. No primeiro as imagens térmicas são obtidas e in-terpretadas com base no contraste de temperatura. Ela pode ser usada para identificar áreas da imagem que se correlacionam com detalhes da sub-superfí-cie, níveis líquidos, refratários, etc.

As medições quantitativas geralmente requerem que a câmera IV determine com precisão a diferen-ça de temperatura entre o objeto alvo e suas adja-cências. No monitoramento remoto, isto permite que os dados de temperatura sejam usados para fins de alarme ou até mesmo desligar equipamentos. Como a temperatura muda lentamente em muitas situações, a comunicação de dados quase em tem-po real das câmeras IV inteligentes são mais que adequadas para sistemas de alarme e controle, e são mais um recurso tecnológico a disposição dos engenheiros de processos e manutenção focados na inovação contínua e na busca de ganhos de compe-titividade para suas empresas.

BIBLIOGRAFIA

1. Automation Guidebook – FLIR Systems Incorporated,

2008.

2. Inframation Conference Proceedings 2006 – Thermal

Cameras and Process Control – Bob Madding.

3. Website do Ministério da Ciência e Tecnologia,

Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais,

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais.