O uso da termografia no diagnóstico de patologias

Grande parte das patologias dos materiais e componentes estão associadas às solicitações de temperatura, logo, sua medição poderá constituir um importante auxílio para a compreensão dos fenômenos que estão na origem das anomalias. Uma das técnicas mais adequadas para precaver e detectar patologias em edificações é a termografia de infravermelhos.

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Marcelo Pereira de Miranda

A inspeção visual é um procedimento imprescindível no processo de identificação, diagnóstico e tratamento de patologias em sistemas e instalações prediais. Todavia, o resultado da inspeção pode gerar conclusões subjetivas influenciadas por diversos fatores tais como a experiência do profissional que realiza a inspeção, a infraestrutura disponível para acesso ao local, além de recursos complementares como uso de câmaras fotográficas e veículos aéreos não tripulados(VANT).

A infraestrutura necessária para acessar fachadas de edifícios altos, principalmente em imóveis ocupados, é um exemplo recorrente de obstáculo que dificulta sobremaneira a presença de especialistas nesses locais. A exigência quanto a diagnósticos mais precisos, a celeridade na resolução de demandas e a busca exaustiva por soluções tecnicamente adequadas e com menor custo fomentam a procura por inovação e utilização de técnicas mais eficientes.

Grande parte das patologias dos materiais e componentes estão associadas às solicitações de temperatura, logo, sua medição poderá constituir um importante auxílio para a compreensão dos fenômenos que estão na origem das anomalias. Uma das técnicas mais adequadas para precaver e detectar patologias em edificações é a termografia de infravermelhos, baseada no princípio de que todos os materiais possuem a capacidade de emitir energia sob a forma de calor, na zona de radiação infravermelha do espetro eletromagnético [8].

Resumidamente, o calor é um tipo de energia que pode ser transferida entre corpos em decorrência de gradientes térmicos. A transferência de calor pode ocorrer através de três formas: condução, convecção e radiação. Esta é definida como a energia térmica emitida por toda a matéria que se encontra a uma temperatura acima do zero absoluto (-273˚C). A transferência de calor por  radiação, ao contrário da condução e convecção, não necessita de um meio físico para ocorrer.

O espectro eletromagnético corresponde a uma escala de radiações eletromagnéticas composta por sete tipos de ondas eletromagnéticas: ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios x e raios gama. As ondas eletromagnéticas são aquelas que resultam da libertação das fontes de energia elétrica e magnética em conjunto. Quando se movimenta velozmente, com a velocidade da luz, a energia liberada apresenta o aspecto de onda. Por esse motivo, recebe o nome de onda eletromagnética [5].

As câmaras termográficas, que são os principais dispositivos utilizados em ensaios de termografia infravermelha, possuem detectores de infravermelhos que captam a radiação infravermelha emitida pelos corpos, convertem-na em sinais elétricos e definem uma imagem térmica com a distribuição das temperaturas superficiais desses corpos, correspondendo a cada cor um determinado intervalo de temperaturas. As variações de temperatura, por vezes observadas nas imagens térmicas, podem indicar uma anomalia na superfície do corpo em estudo, servindo como  referencial para início de uma análise mais detalhada [8].

Uma das vantagens da termografia de infravermelhos é permitir medições sem que haja contato entre a superfície a medir e o equipamento. A distância entre ambos pode variar de alguns milímetros até vários quilômetros, possibilitando estudar objetos localizados em zonas perigosas sem colocar em risco a vida do utilizador e o próprio equipamento, além de detectar objetos encobertos.

Outra vantagem é que se trata de uma metodologia de ensaio não-destrutiva que possibilita a investigação de defeitos em larga escala e de uma forma rápida e eficaz. Geralmente, não requer andaimes ou outras plataformas de trabalho nem outras tarefas complementares no elemento em estudo, constituindo assim uma forma de ensaio pouco dispendiosa e que pode ser realizada sem que as instalações ou os sistemas sejam encerrados ou desligados.

Ademais, possibilita a realização de ensaios noturnos, uma vez que não necessita de qualquer fonte de iluminação externa. De fato, o uso da termografia se constitui numa metodologia de diagnóstico potente, emergente e promissora [8].

O uso de termografia infravermelho tem apresentado avanços significativos e constituindo-se numa excelente alternativa para avaliação de sistemas prediais desde que observados determinados parâmetros e condições ambientais, além de conhecimentos básicos acerca da operação e funcionamento das câmaras termográficas. São vastas as opções de uso dessa técnica, cuja abrangência não se limita a inspeções em sistemas e instalações prediais. Neste trabalho serão apresentadas algumas das aplicações que podem ser adaptadas na prática cotidiana, uma vez que não se caracterizam como experimentos de alta complexidade.

As fissuras representam de grande parte das manifestações patológicas em revestimentos argamassados e estruturas de concreto. Além disso, podem servir de caminho ao surgimento de outras patologias. Portanto, o tratamento adequado dessa anomalia é relevante sob o aspecto da durabilidade das edificações.

A termografia infravermelha foi utilizada na avaliação de fissuras relacionadas à temperatura em revestimentos de fachadas em duas edificações na cidade de Goiânia. Os estudos tinham como objetivo identificar a relação entre as imagens termográficas, o mapeamento das fissuras através de inspeção visual, bem como a medição de temperatura nas superfícies dessas fachadas.

Em relação ao objeto pesquisado, os resultados permitiram concluir que as medições no horário da tarde (15 h) e na estação climática seca representaram as condições mais favoráveis para inspeções com a câmara termográfica. Constatou-se uma boa correlação entre as fissuras identificadas através de inspeção visual, as medições de temperatura e as imagens termográficas registradas.

Verificou-se que o revestimento fissurado possui temperatura cerca de 1ºC inferior ao revestimento sem defeitos. Ademais, as patologias mapeadas e não visualizadas nas imagens termográficas foram identificadas através da escala de cores do programa computacional da câmara termográfica. Por fim, concluiu-se que a termografia infravermelha se apresenta como uma ferramenta de elevado potencial a serviço das atividades de inspeção, avaliação e diagnóstico de problemas em revestimentos, em especial nas fachadas de edifícios [4].

Pesquisa análoga fora desenvolvida em um edifício localizado na cidade de Brasília. Através de estudo de campo, avaliou-se uma fachada com várias fissuras expostas previamente aos serviços de recuperação que incluíram a aplicação de argamassa de reparo e pintura da parede. A pesquisa teve como objetivo avaliar as potencialidades da termografia infravermelha na análise das fissuras pré e pós-recuperação.

O experimento se concentrou em medições de temperaturas pontuais realizadas em duas fissuras (F1 – maior profundidade média; F2 – menor profundidade média), bem como nas áreas adjacentes (sem patologias). Em cada termograma foram mensuradas a temperatura da área com defeito, a temperatura da área sem defeito e a temperatura média da fachada.

Além disso, foram construídas linhas que atravessavam as fissuras para analisar o comportamento da variação da temperatura nas proximidades das mesmas. Constatou-se que F1 apresentou maiores gradientes térmicos, sugerindo que a termografia pode ser utilizada para avaliar a gravidade das fissuras em relação à sua profundidade.

Ademais, verificou-se que a fissura de maior gradiente de temperatura corresponde a uma área mais quente ou mais fria do termograma, conforme as condições do fluxo de calor através da fachada relacionadas aos horários das medições. As temperaturas das áreas reparadas não apresentaram diferenças significativas entre si, uma vez que foram recuperadas com a mesma argamassa e não apresentaram áreas com presença de vazios. Concluiu-se que o uso de termografia é uma técnica adequada para avaliar a ocorrência e gravidade das fissuras expostas em relação à profundidade, bem como em relação a detecção e eficiência dos trabalhos de reparação [2].

A aplicabilidade da termografia infravermelha também foi objeto de análise na avaliação de fissuras visíveis com profundidades distintas em corpos de prova de concreto. O experimento foi produzido a partir de três corpos de prova com mesma dimensão (H = 20 cm; L = 20 cm e C = 50 cm). As fissuras foram obtidas através da inserção de uma placa metálica de mesma espessura (E = 0,95 cm) e mesma largura (L = 20 cm) em cada corpo de prova, porém, com alturas distintas (H1 = 5cm; H2 = 10 cm e H3 = 15 cm).

O experimento permitiu verificar que a termografia infravermelha foi facilmente capaz de detectar fissuras nos corpos de prova em concreto. Constatou-se que as três fissuras apresentaram temperaturas mais baixas durante o dia e ligeiramente superiores durante a noite em relação às superfícies do concreto sem anomalias. Observou-se que os gradientes ocorreram quando a temperatura ambiente é maior e há baixa umidade relativa; no caso de gradientes negativos, estes ocorreram quando a umidade relativa é elevada e a temperatura ambiente baixa em comparação com as horas do dia.

Ademais, constatou-se que a temperatura reduziu com a profundidade da fissura, porém, o ensaio não forneceu dados que permitissem estabelecer uma correlação matemática entre temperatura e profundidade. O comportamento das fissuras observadas pode ser explicado: nas horas antes do amanhecer não há a presença de uma fonte de calor, assim, os corpos de prova estão em equilíbrio térmico com o meio ambiente, sem a ocorrência de gradientes; nas primeiras horas da manhã, quando o sol começa a aquecer o corpo, existe uma diferença de temperatura entre o meio ambiente e o concreto com menor temperatura, criando gradientes térmicos.

Isso porque os defeitos no concreto são normalmente preenchidos com água ou ar, neste caso ar, que tem uma condutividade térmica diferente do concreto, então as fissuras são aquecidas e esfriadas de forma diferente das áreas intactas do concreto, o que permite serem detectadas nos termogramas. Durante a noite, a temperatura da superfície do concreto intacto esfria mais rápido do que a superfície fissurada, pela mesma razão de não ter a fonte de radiação solar direta.

As fissuras perdem calor em uma taxa mais lenta devido ao mesmo fenômeno do dia, mas em sentido inverso; a radiação térmica é emitida a partir das paredes, não sendo diretamente exposta, pois reflete nas últimas, sendo uma parte absorvida, tornando o processo de esfriamento lento, por isso são mostrados nos termogramas como pontos mais quentes em relação ao concreto. Os dados e os resultados mostraram que as alterações nos parâmetros ambientais durante o dia desenvolveram gradientes térmicos no concreto, o que levou à identificação de defeitos e análise subsequente.

Os gradientes térmicos encontrados nos corpos de prova analisados indicaram a capacidade da termografia infravermelha na detecção de fissuras com diferentes profundidades [6]. Em outra vertente, foram desenvolvidos experimentos com intuito principal de avaliar a aplicação da termografia infravermelha na detecção de umidade, bem como de suas causas em elementos construtivos.

As análises termográficas foram comparadas com os resultados obtidos através de detector de umidade, permitindo cotejar tais resultados com as conclusões extraídas dos termogramas. A pesquisa se concentrou em umidade resultante de três casos específicos: umidade decorrente de ascensão capilar, umidade de infiltrações(precipitações) e umidade resultante de condensação. Relativamente à umidade ascensional, foram realizados dois ensaios, o primeiro efetuado numa parede enterrada de uma garagem e o segundo num corpo de prova de pedra tipo paredinha.

Em relação à parede enterrada, não se verificou uma correspondência clara entre os resultados da termografia e os resultados do detector de umidade. Os termogramas obtidos foram pouco conclusivos, uma vez que o tipo de revestimento utilizado na parede, tinta plástica bastante impermeável ao vapor, condiciona a evaporação, que é determinante para a termografia.

O detector de umidade permitiu obter resultados mais previsíveis, uma vez que, este equipamento detecta a presença de água em profundidade, não sendo afetada pelo tipo de revestimento. No caso do corpo de prova verificou-se uma correspondência entre os termogramas, os resultados do detector de umidade e a altura da ascensão capilar observada visualmente, pelo que, ficou comprovada a aplicação da termografia à detecção de umidade, desde que os revestimentos aplicados não sejam impermeáveis ao vapor.

Quanto à umidade de precipitação (infiltrações) foram realizados três ensaios em ambientes distintos, sendo que um deles apresentou-se inconclusivo, não sendo possível localizar a infiltração porque a parede estava seca no momento do ensaio. Quanto aos demais, identificou-se correlação entre os resultados dos termogramas e os resultados do detector de umidade.

Por fim, no que tange à umidade de condensação, a termografia permitiu detectar a mancha de umidade mesmo quando esta já não era visível a olho nu. Os ensaios experimentais permitiram concluir que a termografia de infravermelhos é uma ferramenta com grande potencial para detectar a presença de umidade, desde que os revestimentos aplicados não sejam impermeáveis ao vapor [8].

Os ensaios com o uso de termografia infravermelha foram realizados visando detectar umidade em áreas internas vulneráveis à infiltração. Inspeções visuais realizadas previamente identificaram evidências mínimas de infiltração, bem como áreas que não apresentassem indícios visíveis a olho nu.

O estudo foi realizado durante o período de chuvas para observar a infiltração causada por esse fenômeno. Nesse caso, os estudos constataram duas situações que impactaram na detecção de umidade em tetos e paredes. Sendo o primeiro quando a superfície externa não tem contato solar direto e o segundo, quando a superfície está exposta à radiação solar.

Observou-se que as diferenças de temperatura entre as áreas sem umidade e aquelas afetadas por infiltração apresentaram valores mais altos no segundo caso, isto porque, quando a radiação solar atingiu a superfície externa, uma parte foi refletida e outra absorvida. A radiação absorvida foi transferida através do objeto (teto ou parede), aquecendo-o e, portanto, emitindo maior radiação do que sem presença solar. A área afetada pela umidade apresentou menor temperatura devido à presença da água e, portanto, emitiu menor radiação.

Ademais, constatou-se que apesar de alguns autores indicarem que diferenças maiores que 1 ºC revelam defeitos, no presente estudo foi demonstrado que mesmo diferenças menores que 1 ºC são um bom indicativo para a detecção de anomalias em áreas internas, pois não existe a possibilidade de falsas detecções, como no caso de áreas externas quando expostas ao sol, onde a radiação solar pode intervir na visualização de ruídos nos termogramas. No entanto, quanto maior essa diferença, mais nítidos serão os contrastes térmicos produzidos nos termogramas.

Dessa forma, concluíram que a termografia infravermelha se mostrou um ensaio adequado para a detecção de infiltração e de problemas relacionados, os quais foram detectados durante todo o tempo do ensaio, por fornecer mais informações que uma inspeção visual. Embora possam ser obtidas informações como localização e área da umidade, elas são apenas qualitativas, uma vez que as diferenças térmicas entre as áreas intactas e afetadas não indicam a profundidade ou a gravidade do problema.

Os resultados obtidos permitem mostrar a potencialidade da aplicação passiva do ensaio da termografia infravermelha na inspeção de infiltrações em áreas internas de edificações onde existem condições diferentes das áreas externas que apresentam maior influência das condições ambientais, pois a infiltração de água influi na temperatura dos elementos e cria, dessa maneira, diferenciais térmicos, que, apesar de serem pequenos, podem ser detectados pelas câmaras termográficas. A informação obtida pode ser usada para realizar reparos prévios, em vez de aguardar a necessidade de fazer intervenções custosas [7].

Além das aplicações já citadas neste texto, a termografia também pode ser utilizada como técnica complementar nas inspeções em sistemas elétricos, principalmente em análises de cunho preventivo. Geralmente, os imóveis de grande porte possuem quadros que concentram as principais cargas elétricas do sistema (QDG – Quadro de Distribuição Geral). Em centros industriais, uma pane elétrica nesses dispositivos pode implicar na paralisação de todo o processo produtivo, uma vez que a maior parte é composta por máquinas e equipamentos elétricos.

Dentre as anomalias nos sistemas elétricos que repercutem negativamente no funcionamento de máquinas e equipamentos temos: tensões inadequadas, correntes excessivas, fusíveis e conexões danificados, picos de potência. Os termogramas permitem identificar gradientes de temperaturas entre circuitos, locais com indício de sobreaquecimento, bem como locais com baixas temperaturas, indicando a possibilidade de subcorrente.

Além dos quadros elétricos, a inspeção pode ser feita em várias partes do sistema, a exemplo de barramentos, cabos e conexões, porém, sem a necessidade de interrupção do funcionamento desses dispositivos. Gradientes de temperatura entre circuitos que alimentam dispositivos semelhantes ou gradientes entre circuitos e temperatura ambiente são indícios de sobrecarga que devem ser avaliados com maior precisão. Tais indícios servem de parâmetro para as ações corretivas, possibilitando atuar especificamente no elemento danificado [3].

Durante a aplicação da técnica, independentemente da finalidade, deve-se atentar para as possíveis interferências nos resultados decorrentes das condições atmosféricas (umidade, velocidade do vento, etc.), limitações inerentes ao próprio equipamento e demais condicionantes como ângulo de captação das imagens e distância entre a superfície e a câmara. Essas questões devem ser avaliadas previamente de modo que os resultados obtidos não sejam falseados ou gerem interpretações equivocadas [1].

Diante do exposto, percebe-se que os pesquisadores são unânimes quanto ao elevado potencial de aplicação da termografia de infravermelhos na elaboração de diagnósticos para detecção de patologias, contudo, é oportuno ressaltar que a técnica não substitui um profissional experiente, principalmente durante a análise das imagens termográficas.

Referências

[ 1 ] BAUER, E.; FRANZ E CASTELO BRANCO LEAL. Condições das Medições Termográficas Para Avaliação da Temperatura em Fachadas. X Simpósio Brasileiro De Tecnologia Das Argamassas. Fortaleza, 2013.

[ 2 ] BAUER, E.; PAVON, E. Análise Da Fissuração De Revestimento Em Argamassa Com O Emprego Da Termografia De Infravermelho. XII Simpósio Brasileiro De Tecnologia Das Argamassas. São Paulo, 2017.

[ 3 ] CAÇOTE, J.; DINIZ, P. A termografia como a forma mais simples e rápida na resolução de problemas elétricos. Neutro à Terra, Porto, v.1, n°11, p. 41 – 42, 2013.

[ 4 ] FREITAS, J.G. DE; CARASEK, H.; CASCUDO, O. Utilização de termografia infravermelha para avaliação de fissuras em fachadas com revestimento de argamassa e pintura. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n° 1, p. 57-73, 2014.

[ 5 ] GARCIA, J. R. R.; Potencialidades Da Termografia Para O Diagnóstico De Patologias Em Edifícios. Dissertação de Mestrado Em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2014.

[ 6 ] ROCHA, J. H. A.; SANTOS, C. F. DOS; SILVA, M.; PÓVOAS, Y. V.; MONTEIRO, E. Análise da profundidade de fissuras em concreto com termografia infravermelha. Revista de Engenharia e Pesquisa Aplicada, Porto Alegre, v. 2, n. 3, p. 58-64, 2017.

[ 7 ] ROCHA, J. H. A.; SANTOS, C. F. dos; OLIVEIRA, J. B. de; ALBUQUERQUE, L. K. dos S.; PÓVOAS, Y. V. Detecção de infiltração em áreas internas de edificações com termografia infravermelha: estudo de caso. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 18, n. 4, p. 329-340, 2018.

[ 8 ] OLIVEIRA, G. F. P. DE. Potencialidades Da Termografia Para O Diagnóstico De Patologias Associadas À Humidade. Dissertação de Mestrado Em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2013.

Marcelo Pereira de Miranda é analista de Correios e engenheiro civil/segurança do trabalho – mpmnew2010@hotmail.com



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