As câmeras termográficas da FLIR revelam o que está por trás das chamas

Uma grande variedade de indústrias depende de fornalhas e caldeiras nos processos de fabricação. Mas equipamentos de fornalha e caldeira tendem a ter falhas em uma variedade de mecanismos. Isso inclui coque que adere ao interior dos canos e impede o fluxo do produto, acúmulo de escória no exterior dos tubos, danos ao clínquer, sub e superaquecimento, contato das chamas com os canos por desalinhamento do queimador e vazamentos de produto que se incendiam e causam danos sérios ao equipamento.

Essas falhas causam não só problemas de qualidade, como também interrompem toda a linha do processo. As câmeras termográficas da FLIR podem detectar a maioria dos problemas desses equipamentos durante a operação e em fase inicial, podendo evitá-los. Isso permite uma interrupção sistemática e a substituição de componentes, reduzindo os custos de manutenção e as perdas de produção.

A companhia francesa Petroval foi uma das primeiras a reconhecer o potencial da imagem térmica para inspeções técnicas de instalações industriais. “Antes das câmeras termográficas serem introduzidas, simplesmente não havia uma forma meticulosa para descobrir falhas durante a operação”, explica Jean-François Tournieux, líder de projeto da Petroval. “O uso das câmeras termográficas da FLIR é um excelente método não destrutivo de encontrar falhas – até mesmo durante a operação – e determinar com precisão qual velocidade de produção ainda é segura para se operar.”

A companhia situada na Normandia, França, é parte da TOTAL e Eurecat e foi fundada em 1990. Além do escritório central em Le Havre, a Petroval também tem um escritório em Houston, Texas, desde 2003 e abriu outro em Cingapura em 2011. A Petroval fornece serviços a mais de 50 países em todo o mundo; na verdade, mais de 80% do trabalho é feito fora da França.

Refrigerado e não refrigerado

No momento, a Petroval usa três câmeras termográficas da FLIR; uma com um detector refrigerado e duas com um detector não refrigerado. A câmera termográfica refrigerada é a FLIR Agema 550 com proteção térmica e filtro de chama. Ela é usada principalmente para inspeções dentro de fornalhas. As duas câmeras termográficas não refrigeradas são a FLIR ThermaCAM P50F, que também contém um filtro de chama, e a FLIR P640, que é usada principalmente para inspeção de isolamento no exterior.

Segundo os técnicos da Petroval, todas as três câmeras são ótimas ferramentas para seu propósito. “A FLIR Agema 550 é bastante precisa e sensível. A FLIR ThermaCAM P50F não é tão sensível para pequenas diferenças de temperatura, mas porque ela tem um detector não refrigerado, ela não precisa de manutenção e leva menos tempo para inicializar. Uma câmera refrigerada geralmente tem que fazer funcionar o sistema de refrigeração por cinco minutos antes de poder ser usada. E a terceira, a FLIR P640 é a ferramenta perfeita para inspeção de isolamento e detecção de falhas em equipamento elétrico.”

FLIR P640: livre de manutenção e perfeita para manutenção preditiva

A câmera termográfica FLIR P640 tem um detector de microbolômetro não refrigerado que produz imagens térmicas com 640 x 480 pixels. A FLIR P640 tem alguns recursos embutidos bastante úteis que a tornam ideal para manutenção preditiva, com um ponteiro laser, o modo Picture-in-Picture e a Fusão Térmica FLIR que une a imagem térmica à visual. “A câmera termográfica FLIR P640 é bastante rápida e fácil de usar. Ela é ótima: até mesmo de uma distância entre cinquenta e cem metros, você ainda pode detectar pequenos pontos quentes que indicam falha de isolamento.”

FLIR GF309: de última geração

A FLIR Agema 550 e a FLIR ThermaCAM P50F são ambas modelos ‘mais antigos’ que não são mais comercializados pela FLIR Systems. Atualmente, a FLIR GF309 representa a última geração de tecnologia usada para inspeções de fornalha. Além disso, o novo modelo é uma câmera termográfica de uso duplo que pode ser usada não somente em aplicativos de fornalha industrial de alta temperatura, mas também para inspeções termográficas de componentes mecânicos e elétricos. Isso torna essas câmeras ideais para o monitoramento de todos os tipos de fornalhas, aquecedores e caldeiras, especialmente nas indústrias química, petroquímica e de serviços públicos de infraestruturas.

A FLIR Agema 550 contém um detector refrigerado com matriz de plano focal (FPA) de Siliceto de Platina (PtSi). O Siliceto de Platina foi dispensado como material de detector porque os detectores de PtSi eram menos sensíveis que os detectores de antimoneto de índio (InSb), que constituem o núcleo da nova câmera termográfica FLIR GF309. Essa escolha também permitiu à FLIR comercializar as câmeras termográficas de uso duplo com melhores desempenhos porque os detectores Insb são mais estáveis e sensíveis que os microbolômetros não refrigerados de PtSi ou BB.

O detector InSb na câmera termográfica FLIR GF309 produz imagens com resolução de 320 x 240 pixels. Tanto o detector como o filtro são refrigerados com um pequeno refrigerador de ciclo Stirling a temperaturas quase criogênicas para melhorar a sensibilidade quantitativa. Ela foi feita para suportar temperaturas acima de 300 °C, o que permite medições de temperatura de até 1500 °C, e a inspeção visual dos componentes da fornalha interna e da caldeira que poderiam ser obscurecidos pela chama, gases de combustão e poeira. A câmera produz imagens de vídeo em tempo real, mas os quadros individuais de vídeo podem ser capturados como imagens estáticas. As imagens podem ser visualizadas pelo visor de alta resolução e num display LCD em cores de 4,3” e 800x480 pixels. Produzida sob medida para ver através de chamas, a GF309 também apresenta uma proteção térmica destacável que se destina a refletir o calor para longe da câmera e do operador, fornecendo mais proteção.

Filtro de chama

A câmera termográfica FLIR GF309 tem filtro de chama, um filtro de comprimento de onda espectral que permite que somente a radiação térmica com um certo comprimento de onda passe através do detector. As chamas emitem muito mais radiação térmica em determinados comprimentos de onda que em outros comprimentos de onda; em certos pontos no espectro, uma chama quase não emite radiação térmica. O filtro de chama é um filtro de comprimento de onda espectral que só permite a passagem de radiação térmica com comprimentos de onda específicos. O filtro de chama incorporado no design da FLIR GF309 restringe a sensibilidade espectral na faixa de 3,8 μm - 4,05 μm.

Porque somente essa parte específica do espectro é filtrada, a câmera termográfica agora pode ver através da chama e fazer medições de temperatura diretamente, mesmo com chamas excepcionalmente quentes. Assim, essas câmeras termográficas equipadas com esse filtro são ideais para inspeções em fornalhas.

Minimização da inatividade

As câmeras termográficas da FLIR são excelentes ferramentas para manutenção preditiva em fornalhas e caldeiras, segundo Tournieux. “Se usar as câmeras termográficas, você sabe de antemão quais são os pontos fracos. Se os tubos têm imperfeições, por exemplo, você pode comprar substituições com antecedência e minimizar a inatividade.”

Descobrindo falhas rapidamente com a câmera termográfica

Há um grande número de falhas em fornalha que você pode detectar com uma câmera termográfica, explica Tournieux. “Você pode ver se o refratário está danificado, se as chamas estão na forma certa e, às vezes, você pode ver os depósitos de poeira nos tubos, o que causa transferência ruim de calor e tipicamente reduz a temperatura do produto. As placas refratárias podem cair, causando danos aos queimadores e tubos aquecidos. Você também vê se os queimadores não estão acesos, ou se as chamas deles estão em contato com os tubos. Mas também observamos o desenvolvimento de oxidação. A oxidação é um sinal ruim, porque posteriormente ela vai descascar e criar um ponto fraco. As medições de temperatura com as câmeras termográficas da FLIR ajudam a garantir que todo o processo funcione como devido.”

“As medições de temperatura também revelam se há coque se acumulando nos tubos, geralmente por causa de temperaturas excessivas, e os locais onde há restrições no tubo ou conexões obstruídas”, comenta Tournieux. “Em alguns casos, a queima excessiva pode provocar temperaturas que excedem os critérios de design do metal do tubo e isso, associado à pressão no interior de um tubo obstruído, pode provocar uma ruptura e vazamento. Isso aparece no visor da câmera, junto com as temperaturas reais das superfícies de metal.”

Câmeras termográficas FLIR realizam mais

Segundo os técnicos da Petroval, os dispositivos de indicação de temperatura como os termopares fornecem pouquíssima informação do que realmente está acontecendo dentro da fornalha. “As portas de inspeção fornecem uma visão das partes internas, mas as chamas, os gases de combustão e a poeira obscurecem os tubos e queimadores incandescentes quando o equipamento está em operação. Os dispositivos de medição de temperatura como termopares podem ajudar a descobrir alguns problemas, mas só medem um ponto único. As câmeras termográficas da FLIR fazem mais que medir a temperatura em um ponto. As temperaturas podem ser lidas de qualquer pixel único na imagem térmica de 320 x 240 ou 640 x 480 pixels.

“Com o uso do software FLIR Reporter, nós podemos analisar os dados termográficos registrados para detectar os detalhes térmicos mais pequenos”, comenta Tournieux.

Termopares imprecisos

Um dos objetivos mais importantes das inspeções de fornalhas e caldeiras é validar as leituras de temperatura dos termopares, segundo Tournieux. “Os dispositivos de medição por contato termopares ou as soldas que os mantêm no lugar podem se deteriorar com o tempo e os dados de medição ficam menos precisos. Em muitos casos, as refinarias podem operar a uma capacidade de produção muito maior, mas devido à imprecisão das leituras dos termopares, a produção é mantida em uma margem segura. O uso das nossas câmeras termográficas FLIR nos permite descobrir se as leituras de temperatura dos termopares estão corretas. Quando validamos as leituras dos termopares, as refinarias são geralmente capazes de aumentar a produção com segurança.”

“Antes de termos as câmeras termográficas da FLIR, não havia maneira de validar as medições de temperatura dos termopares”, comenta Tournieux. “Não sabíamos se era seguro melhorar a produtividade. Agora podemos dizer com muita precisão se isso é seguro ou não. Muitas das refinarias que visitamos estão produzindo 30.000 toneladas por dia, por exemplo, e após nossa inspeção, elas descobrem que uma produção de 32.000 toneladas também é segura.”

Anos de experiência

Mas todos os que acham que realizar inspeções de fornalhas é só uma questão de apontar e clicar ficaram decepcionados, segundo Tournieux. “Entretanto, é importante ter a câmera termográfica certa porque existe muito mais do que parece à primeira vista. Os operadores aqui da Petroval têm muitos anos de experiência na realização de inspeções com imagem térmica e análise de dados, mas também com instalações industriais de fornalha e caldeira.”

“Para dar um exemplo: nós usamos sondas especiais que nós mesmos concebemos para garantir que a câmera termográfica é precisa. Inserimos a sonda na fornalha e a mantemos próxima do tudo que queremos observar. Dentro da sonda, um termopar que sabemos que é preciso nos diz a temperatura exata do local. Depois, nós mudamos as configurações de emissividade para fazer com que a temperatura medida pela câmera termográfica se alinhe com a temperatura medida pela sonda. Devido à diferença de emissividade de cada material usado, nós fizemos uma sonda para cada tipo de tubo que é usado nas instalações industriais de fornalha.”

Câmeras termográficas FLIR: o melhor método para inspeção de fornalhas

“Mas, se você tiver qualificação e o equipamento certo, o uso das câmeras termográficas da FLIR realmente é o melhor método para inspeção de fornalhas”, conclui Tournieux. “É uma ótima maneira sem contato e não destrutiva de coletar informações qualitativas e quantitativas que podem ajudar a evitar ou minimizar a inatividade.”

Fonte das imagens: Biblioteca de fotos da Petroval.