. Ensaios de materiais .

Tecnologia Mecânica

Ensaio de Materiais

Professor Gueder Assumpção, MSC Engenharia Mecânica gueder_assumpcao@yahoo.com.br

Ensaios Não Destrutivos - END São aqueles que após sua realização não deixam nenhuma marca ou sinal e, por consequência nunca inutilizam a peça ou corpo de prova.

Constituem uma das principais ferramentas do controle da qualidade, reduzindo custos e aumentando a confiabilidade da inspeção.

END mais usuais: ensaio visual, líquido penetrante, partículas magnéticas, radiografia, correntes parasitas, análise de vibrações, emissão acústica e estanqueidade.

Aplicações Fabricação, construção, montagem, inspeção em serviço e manutenção.

• Soldas, fundidos, forjados, laminados, plásticos, concretos, entre outros.

• Setor petróleo/petroquímico, nuclear, aeroespacial, siderúrgico, ferroviário, naval, eletromecânico e automotivo.

Itens Fundamentais- END • Pessoal treinado e qualificado; • Procedimento de execução de ensaios qualificados com base nas normas e critérios de aceitação perfeitamente definidos; • Equipamentos devidamente calibrados.

Métodos mais usuais- END Ensaio visual, líquido penetrante, partículas magnéticas, ultra-som, radiografia (Raios X e Gama), correntes

parasitas, análise de vibrações, emissão acústica e estanqueidade.

Ensaios Não Destrutivos - END Ensaio Visual Líquidos Penetrantes

Partículas Magnéticas Ultra-Som

Radiologia Industrial Análise de Vibrações

Termografia Estanqueidade

Corrente Parasita

Ensaio Visual • Foi o primeiro método de ensaio não destrutivo aplicado pelo homem. É com certeza, o mais barato, usado em todos os ramos da indústria.

• Exigências do ensaio visual: - definição clara e precisa de critérios de aceitação e rejeição do produto , - inspetores treinados e especializados.

Ensaio Visual - Requisitos • Nível mínimo de iluminação: 50 fotocandelas.

• A fonte de luz e a técnica utilizada devem ser documentados e mantidos em arquivo.

• O pessoal envolvido deve ser anualmente submetido a exame de vista.

• Acuidade Visual sendo capaz de ler as letras padrão J-1 das cartas padrão Jaeger para visão próxima ou qualquer método equivalente.

Ensaio Visual - DEFINIÇÕES • Ensaio Visual Direto - Ensaio realizado a olho nu ou com auxílio de lentes de aumento.

• Ensaio Visual Remoto - Ensaio realizado com o auxílio de

instrumentos ópticos simples ou de controle remoto.

Ensaio Visual - DEFINIÇÕES Ensaio Visual Direto

Ensaio

Visual

Direto com auxílios

de instrumentos.

Ensaio Visual Remoto

Descontinuidade e Defeito

Principal ferramenta do ensaio visual • O olho humano, que é pouco preciso e varia de cada um de nós.

• Portanto, devemos padronizar fatores como luminosidade, distância ou ângulo de observação.

• A ilusão de ótica é outro problema na execução dos ensaios visuais.

1) Quais traços são mais curtos: os da direita ou os da esquerda?

Principal ferramenta do ensaio visual 2) Qual elipse é maior: a de baixo ou a interna superior?

3) Qual distância é maior: entre os pontos A e B ou entre os pontos M e N?

Ensaio Visual – Fadiga Visual • Deve-se programar paradas de descanso.

• Colocar esporadicamente na linha de produção peças padrão, com defeitos previamente conhecidos.

• Promover treinamento e acompanhamento oftalmológico.

Ensaio Visual • Para

eliminar

esse

problema,

devemos

utilizar

instrumentos.

• A distância recomendada para inspeção situa-se em torno de 25 cm e ângulo não inferior a 30°: abaixo desta medida, começam a ocorrer distorções na visualização do objeto.

Ensaio Visual – Técnicas de avaliação - Visão simples - Lupas (1,5 a 10 vezes no foco) - Microscópios

- Câmeras de TV - Boroscopia

- Endoscopia - Outros

Ensaio Visual – Uso da visão simples

Ensaio Visual - Lupas Lente biconvexa de pequena dist창ncia focal, geralmente de 5 a 10 cm, que produz uma imagem virtual, aumentada, do objeto.

Ensaio Visual - Espelhos

Ensaio Visual - Microsc贸pios

Ensaio Visual – Microscópio portátil 30X

Ensaio Visual – Gabarito

Ensaio Visual Remoto Inspeção remota do interior de tubulações usando carros motorizados.

Ensaio Visual Remoto C창meras de TV (endoscopia industrial)

Ensaio Visual Remoto Borosc贸pio e fibrosc贸pio

Condição da superfície a ser ensaiada - Limpeza da superfície

- Acabamento da superfície - Nível de iluminação da superfície

- Maneira de iluminar a superfície - Contraste entre descontinuidade e superfície

Aplicações Verificação de alterações dimensionais, padrão de acabamento superficial e observação de descontinuidades superficiais visuais, tais como trincas, corrosão, deformação, alinhamento, cavidades, porosidade, montagem de sistemas mecânicos e muitos outros.

Técnica de inspeção visual remota - dentro de blocos de motores, turbinas, bombas, etc. Utilização de fibras óticas conectadas a micro-câmeras de TV com alta resolução.

Utilização de robôs acionados a distância na inspeção de equipamentos que trabalham a altas profundidades marítimas como tubos e equipamentos utilizado na exploração de petróleo, assim como em inspeções arriscadas na indústria siderúrgica.

Vantagens - RĂĄpido - Corrigir divergĂŞncias iniciais entre inspetores - Primordial a qualquer outro tipo de ensaio nĂŁo-destrutivo

Limitações - Somente descontinuidades superficiais - Necessária experiência do inspetor

- Vista humana limitada - Problemas com contraste

PROCEDIMENTO RECOMENDADO PELA ABENDE a) Objetivo b) Norma de referência c) Qualificação de pessoal d) Técnica de ensaio e) Estado disponível da superfície f) Método de preparação da superfície g) Condição superficial

PROCEDIMENTO RECOMENDADO PELA ABENDE (continuação) h) Condições de iluminamento i) Instrumentos e equipamentos a serem utilizados j) Relação de descontinuidades, irregularidades ou condições a serem observadas k) Seqüência do ensaio quando aplicado l) Sistemática de registro dos resultados

Normalização NBR – 10777. Ensaio Visual em soldas, fundidos, forjados e laminados.

TIPOS DE DESCONTINUIDADES RESPINGOS

TIPOS DE DESCONTINUIDADES: FALTA DE PENETRAÇÃO

chapa

raiz

TIPOS DE DESCONTINUIDADES: MORDEDURA

TIPOS DE DESCONTINUIDADES: MORDEDURA

TIPOS DE DESCONTINUIDADES: DEPOSIÇÃO INSUFICIENTE

TIPOS DE DESCONTINUIDADES: DEPOSIÇÃO INSUFICIENTE

LĂ­quidos Penetrantes

Líquidos Penetrantes

- Iniciou-se antes da primeira guerra mundial, principalmente pela indústria ferroviária na inspeção de eixos, porém tomou impulso quando em 1942, nos EUA, foi desenvolvido o método de penetrantes fluorescentes.

- Nesta época, o ensaio foi adotado pelas indústrias aeronáuticas, que trabalhando com ligas não ferrosas, necessitavam de um método de detecção de defeitos superficiais diferentes do ensaio por partículas magnéticas.

Líquidos Penetrantes - Detectar descontinuidades superficiais e que sejam abertas na superfície, tais como trincas, poros, dobras, etc..

- É muito usado em materiais não magnéticos como alumínio, magnésio, aços inoxidáveis austeníticos, ligas de titânio, e zircônio, além dos materiais magnéticos.

Líquidos Penetrantes

O método consiste em fazer penetrar na abertura da descontinuidade um líquido.

Após a remoção do excesso de líquido da superfície , faz-se sair da descontinuidade o líquido retido através de um revelador. A imagem da descontinuidade fica então desenhada sobre a superfície.

Líquidos Penetrantes

1. Preparação da superfície - Limpeza inicial 2. Aplicação do Penetrante 3. Remoção do excesso de penetrante 4. Revelação

5. Avaliação e Inspeção 6. Limpeza pós ensaio

Líquidos Penetrantes

Antes de se iniciar o ensaio, a superfície deve ser limpa e seca. Não devem existir água, óleo ou outro contaminante.

Contaminantes ou excesso de rugosidade, ferrugem, etc, tornam o ensaio não confiável.

LĂ­quidos Penetrantes

Líquidos Penetrantes

Consiste na aplicação de um líquido chamado penetrante, geralmente de cor vermelha, de tal maneira que forme um filme sobre a superfície e que por ação do fenômeno chamado capilaridade penetre na descontinuidade.

Deve ser dado um certo tempo para que a penetração se complete.

LĂ­quidos Penetrantes

Líquidos Penetrantes

Aplicação do penetrante com pincel. Penetrante vermelho.

Líquidos Penetrantes

Aplicação do penetrante com pincel. Penetrante vermelho.

Líquidos Penetrantes

Aplicação do penetrante com pincel. penetrante fluorescente.

Líquidos Penetrantes

Aplicação do penetrante com pincel. penetrante fluorescente.

LĂ­quidos Penetrantes

Líquidos Penetrantes

Consiste na remoção do excesso do penetrante da superfície, através de produtos adequados , condizentes com o tipo de líquido penetrante aplicado , devendo a superfície ficar isenta de qualquer resíduo na superfície.

LĂ­quidos Penetrantes

LĂ­quidos Penetrantes

Líquidos Penetrantes Consiste na aplicação de um filme uniforme de revelador sobre a superfície. O revelador é usualmente um pó fino (talco) branco.

Pode ser aplicado seco ou em suspensão, em algum líquido. O revelador age absorvendo o penetrante das descontinuidades e revelando-as.

LĂ­quidos Penetrantes

Líquidos Penetrantes Avaliação e Inspeção Após a aplicação do revelador, as indicações começam a serem observadas, através da mancha causada pela absorção do penetrante contido nas aberturas, e que serão objetos de avaliação.

A inspeção deve ser feita sob boas condições de luminosidade, se o penetrante é do tipo visível (cor contrastante com o revelador) ou sob luz negra, em área escurecida, caso o penetrante seja fluorescente.

Líquidos Penetrantes Avaliação e Inspeção A interpretação dos resultados deve ser baseada no código de fabricação da peça ou norma aplicável ou ainda na especificação técnica do cliente.

Nesta etapa deve ser preparado um relatório escrito que mostre as condições do ensaio, tipo e identificação da peça ensaiada, resultado da inspeção e condição de aprovação ou rejeição da peça.

LĂ­quidos Penetrantes

LĂ­quidos Penetrantes

LĂ­quidos Penetrantes

Líquidos Penetrantes

A última etapa, geralmente obrigatória, é a limpeza de todos os resíduos de produtos, que podem prejudicar uma etapa posterior de trabalho da peça (soldagem, usinagem, etc....).

RESUMO DA SEQUÊNCIA DO ENSAIO

Líquidos Penetrantes • Simplicidade; • Fácil interpretação dos resultados;

• Pouco tempo de treinamento do inspetor; • Não há limitação para o tamanho e forma das peças a ensaiar, nem tipo de material; • O método pode revelar descontinuidades (trincas) extremamente finas.

Líquidos Penetrantes • Só detecta descontinuidades abertas para a superfície.

• A superfície do material não pode ser porosa ou absorvente impossibilitando remover totalmente o excesso de penetrante.

• A aplicação do penetrante deve ser feita numa determinada faixa de temperatura. Superfícies muito frias (abaixo de 10oC ) ou muito quentes (acima de 52oC) não são recomendáveis ao ensaio.

• Algumas aplicações onde a limpeza e difícil de fazer (caso de maquinaria para indústria alimentícia, material a ser soldado posteriormente, etc).

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS

Propriedades físicas do penetrante O nome “penetrante” vem da propriedade essencial que este produto deve ter, ou seja, sua habilidade de penetrar em aberturas finas. Um produto penetrante deve ser fabricado com boas propriedades e deve atender aos seguintes pontos: a) ter habilidade para rapidamente penetrar em aberturas finas; b) ter habilidade de permanecer em aberturas relativamente grandes;

c) não evaporar ou secar rapidamente;

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS

Propriedades físicas do penetrante d) ser facilmente limpo da superfície onde for aplicado; e) em pouco tempo, quando aplicado o revelador, sair das descontinuidades onde tinha penetrado; f) ter habilidade em espalhar-se nas superfícies, formando

camadas finas; g) ter um forte brilho.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS

Propriedades físicas do penetrante h) a cor ou a fluorescência deve permanecer quando exposto ao calor, luz ou luz negra; i) não reagir com sua embalagem nem com o material a ser testado;

j) não ser facilmente inflamável; k) ser estável quando estocado ou em uso; l) não ser demasiadamente tóxico ; m) ter baixo custo.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS

Propriedades físicas do penetrante Para que o penetrante tenha as qualidades já citadas, é necessário que certas propriedades estejam presentes.

Dentre elas destacam-se: • Viscosidade • Tensão superficial • Molhabilidade • Volatibilidade • Ponto de fulgor • Inércia química • Habilidade de dissolução • Toxidez

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Viscosidade Esta propriedade por si só não define um bom ou mal penetrante (quando falamos em bom ou mal penetrante nos referimos a sua habilidade em penetrar nas descontinuidades).

Líquidos de alta viscosidade têm a tendência de serem retirados dos defeitos quando se executa a limpeza do excesso.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Tensão superficial A força que existe na superfície de líquidos em repouso é denominada tensão superficial.

Quanto maior a tensão superficial, melhor a propriedade de capilaridade do líquido penetrante.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Molhabilidade A força que existe na superfície de líquidos em repouso é denominada tensão superficial. É a propriedade que um líquido tem em se espalhar por toda a superfície, não se juntando em porções ou gotas

Melhor a molhabilidade, melhor o penetrante.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Volatibilidade Podemos dizer, como regra geral, que um penetrante não deve ser volátil, porém devemos considerar que para derivados de petróleo, quanto maior a volatibilidade, maior a viscosidade. Como é desejável uma viscosidade média, os penetrantes são mediamente voláteis.

A desvantagem é que quanto mais volátil o penetrante, menos tempo de penetração pode ser dado. Por outro lado, ele tende a se volatilizar quando no interior do defeito.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Ponto de fulgor Ponto de fulgor é a temperatura na qual há uma quantidade tal de vapor na superfície do líquido que a presença de uma chama pode inflamá-lo.

Um penetrante bom deve ter um alto ponto de fulgor (acima de 200°C).

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Inércia química É obvio que um penetrante deve ser inerte e não corrosivo com o material a ser ensaiado ou com sua embalagem quanto possível. Os produtos oleosos não apresentam perigo. A exceção é quando existem emulsificantes alcalinos. Quando em contato com água vai se formar uma mistura alcalina.

Numa inspeção de alumínio ou magnésio, caso a limpeza final não seja bem executada, pode haver aparecimento após um certo período de corrosão na forma de pite.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Habilidade de dissolução Os penetrantes incorporam o produto corante ou fluorescente que deve estar o mais possível dissolvido.

Portanto, um bom penetrante deve ter a habilidade de manter dissolvido estes agentes.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Toxidez Evidentemente um bom penetrante não pode ser tóxico, possuir odor exagerado e nem causar irritação na pele.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Sensibilidade do penetrante Sensibilidade do penetrante é sua capacidade de detectar descontinuidades. Podemos dizer que um penetrante é mais sensível que outro quando, para aquelas descontinuidades em particular, o primeiro detecta melhor os defeitos que o segundo.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Sensibilidade do penetrante Os fatores que afetam a sensibilidade são: a) Capacidade de penetrar na descontinuidade. b) Capacidade de ser removido da superfície, mas não do defeito. c) Capacidade de ser absorvido pelo revelador. d) Capacidade de ser visualizado quando absorvido pelo revelador, mesmo em pequenas quantidades.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Sensibilidade do penetrante Algumas normas técnicas classificam os líquidos penetrantes quanto à visibilidade e tipo de remoção. A norma ASTM E165 classifica os penetrantes conforme a tabela 3 , abaixo:

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS A norma Petrobras N-1596 classifica os produtos penetrantes conforme mostrado na Tabela 3a:

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Sensibilidade do penetrante Os líquidos penetrantes devem se analisados quanto aos teores de contaminantes, tais como enxofre, flúor e cloro quando sua aplicação for efetuada em materiais inoxidáveis austeníticos, titânio e ligas a base de níquel.

O procedimento e os limites aceitáveis para estas análises, devem ser de acordo com a norma aplicável de inspeção do material ensaiado.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS

Propriedades do revelador Um revelador com boas características, deve:

a) ter ação de absorver o penetrante da descontinuidade ; b) servir com uma base por onde o penetrante se espalhe granulação fina ; c) servir para cobrir a superfície evitando confusão com a imagem do defeito formando uma camada fina e uniforme;

d) deve ser facilmente removível; e) não deve conter elementos prejudiciais ao operador e ao material que esteja sendo inspecionado;

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Classificam-se os reveladores conforme segue: a) pós secos.

b) Suspensão aquosa de pós c) Solução aquosa d) Suspensão do pó revelador em solvente

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS a) pós secos • Foram os primeiros e continuam a ser usados com penetrantes fluorescentes. Os primeiros usados compunham-se de talco ou giz. Atualmente os melhores reveladores consistem de uma combinação

cuidadosamente selecionada de pós.

• Os pós devem ser leves e fofos. Devem aderir em superfícies metálicas numa camada fina. Por outro lado, não podem flutuar no ar, formando uma poeira.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS b) Suspensão aquosa de pós • Geralmente

usado

em

inspeção

pelo

método

fluorescente. A suspensão aumenta a velocidade de aplicação quando pelo tamanho da peça pode-se mergulhá-la na suspensão. Após aplicação a peça é seca

em estufa, o que diminui o tempo de secagem.

• É um método que pode se aplicar quando usa-se inspeção automática. A suspensão deve conter agentes dispersantes, inibidores de corrosão, agentes que facilitam a remoção posterior.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS c) Solução aquosa • A solução elimina os problemas que eventualmente possam existir com a suspensão (dispersão, etc). Porém, materiais solúveis em água geralmente não são bons

reveladores. Deve ser adicionado à solução inibidor de corrosão e a concentração deve ser controlada, pois há evaporação.

• Sua aplicação , deve ser feita através de pulverização.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS d) Suspensão do pó revelador em solvente • É um método muito efetivo para se conseguir uma camada adequada sobre a superfície.

• Como os solventes volatilizam rapidamente, existe pouca possibilidade de escorrimento do revelador até em superfícies em posição vertical. Sua aplicação, deve ser feita através de pulverização.

• Os solventes devem evaporar rapidamente e ajudar a retirar o penetrante das descontinuidades dando mais mobilidade a ele. Exemplos de solventes são: álcool, solventes clorados (não inflamáveis). O pó tem normalmente as mesmas características do método de pó seco.

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS Algumas normas classificam os reveladores com letras de a até d dependendo do tipo e aplicação, é o caso da norma Petrobras N-1596.

Foto de um Bloco Comparador da norma JIS-Z-2343 com trincas paralelas, usado para verificar a sensibilidade dos produtos penetrantes. A foto foi realizada com penetrante fluorescente. As trincas apresentadas por cada bloco são de várias aberturas, podendo ser adquiridos blocos contendo trincas de 10 μm até 50 μm

PROPRIEDADES DOS PRODUTOS E PRINCÍPIOS FÍSICOS

A norma da Petrobras N-1596 requer que seja feita uma verificação do lote de materiais penetrantes adquiridos.

Assim, deve-se efetuar teste de sensibilidade do material recebido em uma temperatura dentro da faixa prevista, de forma a verificar se a sensibilidade do ensaio, está sendo mantida.

Impurezas e Contaminantes nos Produtos Penetrantes No

uso

de

produtos

penetrantes

(penetrante,

reveladores e solventes) em materiais em aço inoxidável austeníticos, titânio, ligas a base de níquel outras ligas

para altas temperaturas, as impurezas ou contaminantes devem sofrer restrições principalmente para enxofre, halogênios e metais alcalinos. Tais impurezas podem causar fragilização ou corrosão nesses materiais a elevadas temperaturas.

Impurezas e Contaminantes nos Produtos Penetrantes Alguns dos materiais penetrantes podem conter quantidades significantes dessas impurezas não voláteis que podem reagir

com a peça, principalmente na presença de umidade e temperaturas elevadas. Algumas normas, tais como ASTM e ASME restringem a 1% em peso de uma amostra do resíduo de enxofre para aços inoxidáveis a base de níquel e a 1% em peso de uma amostra do resíduo de Flúor+Cloro para aços inoxidáveis

duplex, austeníticos e titânio.

Impurezas e Contaminantes nos Produtos Penetrantes Portanto, é importante que o inspetor de líquidos

penetrantes, antes de inspecionar esses materiais deve solicitar o certificado de controle de contaminantes dos produtos a serem utilizados, com finalidade de verificar se os produtos atendem às restrições de impurezas.

Limpeza Podemos dizer que as medidas de proteção pessoal contra eventuais problemas de saúde causados por produtos utilizados no ensaio por líquido penetrante iniciam-se como: • conhecimento do inspetor a respeito do procedimento de ensaio; • organização pessoal e em decorrência da limpeza da área de trabalho; Manter a área de trabalho limpa e organizada é fundamental não só para a proteção pessoal como para o sucesso do ensaio.

Toxidade, aspiração exagerada, ventilação, manuseio Praticamente todos os materiais para ensaio com líquidos penetrantes atualmente disponíveis não apresentam grandes problemas de toxidade mas certas precauções são necessárias.

Uma aspiração exagerada dos produtos voláteis pode causar náusea e certas dermatoses podem ocorrer quando há contato muito prolongado dos produtos com a pele.

Uma precaução básica é manter uma boa ventilação do local de trabalho. Nestas condições é evitada a aspiração exagerada e elimina-se o problema de uma eventual inflamação dos gases gerados (ver ponto de fulgor).

Toxidade, aspiração exagerada, ventilação, manuseio • Como os materiais utilizados no ensaio apresentam propriedades detergentes, eles tendem a dissolver óleos e gorduras. Portanto, o contato exagerado pode causar rugosidade e vermelhão na pele. Isto pode causar uma infecção causando irritações mais fortes.

• Deve-se tomar o cuidado de lavar as mãos com bastante água corrente e sabão. O uso de luvas em contatos prolongados é recomendável.

• Se houver início de irritação, deve-se usar sobre o local atingido um creme ou loção à base de gordura animal.

Luz ultravioleta

A luz ultravioleta usada nos ensaios não apresenta sérios problemas de saúde, já que seu comprimento de onda está por volta de 320 a 400 nonametros, invisíveis para nossos olhos.

Quando exposto à radiação UV, a pele pode desenvolver câncer de pele, inflamação na vista, catarata e danos na retina.

TÉCNICO(A) DE INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS E INSTALAÇÕES JÚNIOR – MECÂNICA E METALURGIA Os ensaios não-destrutivos podem ser usados para detectar falhas em produtos acabados e semi-acabados, sem deixar marcas ou sinais que possam inutilizar a peça ou o corpo de prova. Relativamente a esse assunto, julgue o item a seguir.

110 O ensaio por líquidos penetrantes, aplicável somente em peças de aço, permite detectar trincas existentes tanto na superfície como no interior das peças.

END Partículas Magnéticas Conceitos Básicos Descrição e Aplicabilidade do Método Métodos de Magnetização Tipos de Corrente Elétrica Utilizada Técnicas de Magnetização Métodos de Ensaio e Tipos de Partículas Procedimento para Ensaio Indicações Produzidas Critérios de Aceitação Segurança do Ensaio

END Partículas Magnéticas Conceitos Básicos Magnetismo A palavra “magnetismo” vem de Magnésia na Turquia onde séculos atrás observou-se o minério magnetita que é um imã natural.

Os imãs podem ser naturais, conhecidos como “pedrasímãs” e os artificiais, fabricados a partir de aços com propriedades magnéticas específicas para esse fim.

Conceitos Básicos Pólos Magnéticos Nos imãs ocorre uma concentração da força magnética de atração ou repulsão nas extremidades. A estes pontos onde se manifestam a atração com maior intensidade damos o nome de pólos magnéticos.

Existem duas espécies de pólos, uma que promove atração e outra que promove repulsão.

Conceitos Básicos O Campo magnético Uma região do espaço que foi modificada pela presença de um imã , recebe a denominação de campo magnético.

Forma do campo magnético produzido por uma barra imantada e visualizada por limalha de ferro

Relação entre Corrente elétrica e Magnetismo Em 1820 o físico Hans Christian Oersted descobriu que a passagem de corrente elétrica por um fio condutor produzia um campo magnético com a forma circular ao redor do condutor, com intensidade proporcional ao valor da corrente elétrica aplicada.

Conceitos Básicos Permeabilidade Magnética A permeabilidade magnética é definida como sendo a facilidade com que um material pode ser magnetizado, e é representado pela letra “µ”.

A permeabilidade magnética de um material é a relação entre a condutividade magnética do material e a condutividade magnética do ar, ou ainda a relação entre o magnetismo adquirido pelo material pela presença de um magnetismo externo e a força de magnetização externa.

Conceitos Básicos Classificação Magnética dos Materiais: De acordo com a permeabilidade magnética podemos classificar os materiais em três grandes grupos: a) Ferromagnéticos: m > 1.

São assim definidos os materiais que são fortemente atraídos por um imã exemplo: ferro, cobalto e quase todos os tipos de aço. São ideais para inspeção por partículas magnéticas.

Conceitos Básicos Classificação Magnética dos Materiais: b) Paramagnéticos: m = 1.

São os materiais que são levemente atraídos por um imã.

Exemplo: platina, alumínio, cromo, estanho, potássio. Não são recomendados para inspeção por partículas magnéticas.

c) Diamagnéticos: m < 1.

São os materiais que são levemente repelidos por um imã.

Exemplo: prata , zinco, chumbo, cobre, mercúrio. O ensaio por partículas magnéticas não é aplicável a estes materiais.

Conceitos Básicos Outras características magnéticas dos materiais são: Retentividade: é definida como sendo a habilidade de um material em reter uma parte do campo magnético após a interrupção da força magnetizante.

END Partículas Magnéticas Campo de Fuga O desvio das linhas de força dá origem a novos pólos, provocando a dispersão das linhas de fluxo magnético que dão origem ao “Campo de Fuga”. A figura demonstra como as linhas de força são perturbadas pela presença de uma descontinuidade dando origem ao campo de fuga.

END Partículas Magnéticas

Corte de secção transversal de uma junta soldada de topo contendo uma indicação de trinca longitudinal superficial na solda.

END Partículas Magnéticas Campo de Fuga • A intensidade de campo, deve atingir valores adequados.

• As linhas de força devem ser o mais perpendicular possível ao plano da descontinuidade.

• O campo de fuga somente ocorre quando existe uma diferença na continuidade das características magnéticas do material base inspecionado, assim descontinuidades a serem detectadas, trincas, escórias, falta de fusão, porosidade, inclusões , etc.. possuem características magnéticas bem diferente do metal base, o que atribui ao ensaio grande sensibilidade de detecção.

Descrição e aplicabilidade do método É utilizado na localização de descontinuidades superficiais e sub-superficiais em materiais ferromagnéticos.

Pode ser aplicado tanto em peças acabadas como semiacabadas e durante as etapas de fabricação.

Ensaio de um virabrequim pela técnica da bobina

Descrição e aplicabilidade do método Na região magnetizada da peça, as descontinuidades existentes, irão causar um campo de fuga do fluxo magnético.

Com a aplicação das partículas ferromagnéticas, ocorrerá a aglomeração destas no campo de fuga, devido a formação de pólos magnéticos.

A aglomeração indicará o contorno do campo de fuga, fornecendo a visualização do formato e da extensão da descontinuidade.

END Partículas Magnéticas Métodos de Magnetização Magnetização Longitudinal

Produz um campo magnético longitudinal da peça e fechando o circuito através do ar. Portanto, recomendamos para a detecção de descontinuidades transversais na peça.

Método para magnetização longitudinal por bobina indutora.

END Partículas Magnéticas Métodos de Magnetização Magnetização Circular Neste método, que pode ser tanto por indução quanto corrente elétrica através da peça , as linhas de força que magnético circulam através da peça em circuito fechado, “ponte” através do ar. É usada para a detecção de longitudinais.

por passagem de formam o campo não fazendo uma descontinuidades

Método de magnetização por passagem de corrente elétrica por um condutor

END Partículas Magnéticas Métodos de Magnetização Magnetização Multidirecional Também conhecida como combinada ou vetorial, é um método em que simultaneamente são aplicados na peça dois ou mais campos magnéticos: um pelo método longitudinal e o outro pelo método circular ou ainda campos circulares em várias direções.

Máquina para ensaio por partículas magnéticas de uma peça fundida para indústria hidroelétrica, usando a técnica multidirecional. (Foto cedida pela empresa VOITH SIEMENS)

Magnetização Multidirecional As vantagens dessa técnica são: • Inspeção de componentes seriados substancialmente o tempo de inspeção.

onde

se

reduz

• Economia de partículas magnéticas.

• Cada peça ou componente é manuseado apenas uma vez.

• Menor possibilidade de erros por parte do inspetor, uma vez que, observa-se ao mesmo tempo, tanto as descontinuidades longitudinais quanto as transversais.

• Rapidez no ensaio por partículas magnéticas· Grande produtividade.

END Partículas Magnéticas Magnetização Multidirecional Limitações • Ajuste da intensidade dos campos magnéticos que é necessário para obtenção de uma resultante capaz de detectar adequadamente as descontinuidades nas duas direções da peça em ensaio, descontinuidades longitudinais e transversais.

• Na prática este ajuste é conseguido realizando testes com peças ou corpos de prova contendo defeitos conhecidos.

• Aumenta mais uma etapa no ensaio.

Tipos de Corrente Elétrica Utilizada As correntes elétricas utilizadas na magnetização para inspeção por partículas magnéticas poderão ser das mais variadas fontes existentes, como segue: Corrente contínua (CC): somente obtida através de baterias, e que na prática não é aplicável em processos industriais.

Tipos de Corrente Elétrica Utilizada • Corrente alternada (AC): usada para detecção de descontinuidades superficiais.

• A corrente alternada, promove maior mobilidade às partículas, tem pouca penetração, as linhas de força são mais concentradas na superfície e portanto é mais recomendada para a detecção de descontinuidades superficiais.

Tipos de Corrente Elétrica Utilizada Corrente alternada retificada de meia onda: usada para detecção de descontinuidades sub-superficiais, o que na prática representa poucos milímetros de profundidade.

Tipos de Corrente Elétrica Utilizada Corrente alternada retificada de onda completa : usada para detecção de descontinuidades sub-superficiais, o que na prática representa poucos milímetros de profundidade.

Tipos de Corrente Elétrica Utilizada Corrente trifásica : pode ser utilizada na forma retificada de meia onda ou onda completa. A corrente elétrica trifásica retificada de onda completa é a que mais se aproxima às características de uma corrente contínua.

END Partículas Magnéticas Magnetização por Passagem de Corrente Elétrica pela Peça A Técnica dos Eletrodos Esta técnica é geralmente aplicada em peças brutas fundidas, em soldas, nas indústrias de siderurgia, caldeiraria e outros.

A Técnica dos Eletrodos

Aparelho típico para magnetização por passagem de corrente elétrica denominada técnica de eletrodos.

Estes equipamentos são portáteis, permitindo atingir até 1500 Ampéres utilizando corrente contínua ou alternada. Cuidados devem ser tomados quanto ao meio ambiente de operação destes equipamentos pois estes produzem faíscas elétricas que podem causar explosões na presença de gases ou produtos inflamáveis.

END Partículas Magnéticas A Técnica dos Eletrodos O campo magnético dependente da distância entre os eletrodos e a corrente elétrica que circula por eles.

END Partículas Magnéticas Exemplo de aplicação Uma junta soldada com espessura do metal base de 15 mm, deverá ser inspecionada por partículas magnéticas pela técnica dos eletrodos. Se o operador for utilizar 150 mm de espaçamento, qual deverá ser o valor da corrente elétrica a ser aplicada?

Magnetização por Passagem de Corrente Elétrica pela Peça A Técnica de Contato Direto Esta técnica se difere da técnica por eletrodos descrita, pois é aplicável em sistemas de inspeção automáticos ou semiautomáticos, para inspecionar barras, eixos, parafusos, principalmente nas indústrias automobilísticas ou em fabricas de produtos seriados de pequeno porte.

END Partículas Magnéticas Magnetização por Passagem de Corrente Elétrica pela Peça

Fotos mostrando a técnica de magnetização circular por contato direto.

Na foto esquerda o técnico pulveriza o pó magnético seco num eixo magnetizado por passagem de corrente elétrica. Na foto direita o técnico posiciona uma barra para a técnica de contato direto. ( Fotos extraídas do filme "Ensaio por Partículas Magnéticas" )

END Partículas Magnéticas Magnetização por Passagem de Corrente Elétrica pela Peça Código ASME Sec.V Art.7 • Recomenda uma limitação de 300 até 800 Amperes/ pol. de diâmetro externo quando a geometria for redonda.

• Para peças outras que não redondas, a corrente elétrica pode ser determinada pelo diâmetro maior da peça na seção perpendicular ao fluxo da corrente elétrica.

END Partículas Magnéticas Magnetização por Passagem de Corrente Elétrica pela Peça Exemplo de Aplicação Uma barra com diâmetro externo maior de 10 pol. (254 mm), deverá ser inspecionado por partículas magnéticas pela técnica de contato direto. Qual deverá ser a corrente elétrica a ser aplicada ?

END Partículas Magnéticas Técnicas de Magnetização por Indução de Campo Magnético A Técnica da Bobina Nessa técnica a peça é colocada no interior de uma bobina ou solenóide, ocorrendo um campo longitudinal na peça.

END Partículas Magnéticas Técnicas de Magnetização por Indução de Campo Magnético A Técnica da Bobina Conjunto da Bobina e sistema de spray de água contendo pó magnético.

Ensaio de um virabrequim pela técnica da bobina

END Partículas Magnéticas Técnicas de Magnetização por Indução de Campo Magnético A Técnica da Bobina

Foto mostrando a técnica de magnetização longitudinal de um eixo , por bobinas ( Foto extraída do filme "Ensaio por Partículas Magnéticas" )

END Partículas Magnéticas

END Partículas Magnéticas Técnicas de Magnetização por Indução de Campo Magnético A Técnica da Bobina

Para peças onde a razão L/D , onde L é o comprimento da peça sendo no máximo 18 polegadas e D o seu diâmetro, for maior ou igual a 4 , a intensidade do campo pode ser calculada através da fórmula:

Para peças não cilíndricas, D deve ser a máxima seção transversal da peça.

END Partículas Magnéticas Exemplo de Aplicação

Seja um eixo com comprimento de 10 pol. e 2 pol. de diâmetro, qual a corrente de magnetização necessária se for usada uma bobina enrolada no eixo com 5 voltas?

END Partículas Magnéticas Para peças onde a razão L/D for menor que 4 mas não menor que 2, a intensidade do campo pode ser determinada através da fórmula:

Para peças grandes, a intensidade de magnetização deve estar entre 1200 amperes-volta e 4500 amperes-volta.

END Partículas Magnéticas Técnicas de Magnetização por Indução de Campo Magnético A Técnica do Ioque ou Yoke

É a técnica de magnetização pela indução em campo magnético, gerado por um eletroimã, em forma de "U" invertido, que é apoiado na peça a ser examinado. É gerada na peça um campo magnético paralelo a linha imaginária que une as duas pernas do Yoke .

END Partículas Magnéticas Técnicas de Magnetização por Indução de Campo Magnético A Técnica do Ioque ou Yoke

Os ioques produzem campos magnéticos longitudinais, podendo ser de pernas fixas ou de pernas articuláveis, conhecidos como Ioques de pernas articuladas.

END Partículas Magnéticas Técnicas de Magnetização por Indução de Campo Magnético Os de pernas articuláveis são mais eficientes por permitirem uma série de posições de trabalho com garantia de um bom acoplamento dos polos magnéticos.

END Partículas Magnéticas Técnicas de Magnetização por Indução de Campo Magnético A sua vantagem está em não aquecer os pontos de contato, já que a técnica usa corrente elétrica magnetizante que flui pelo enrolamento da bobina do Ioque, e não pela peça.

END Partículas Magnéticas • O campo magnético formado na região de interesse definida como área útil, esteja entre os valores equivalentes de 17 a 65 A/cm.

• Recomendação simplificada pela capacidade de levantamento de massa calibrada equivalente.

ASME Sec. V Art.7.

• 4,5 kg (10 lb) de aço, no máximo espaçamento entre os polos a ser utilizado em corrente alternada e;

• 18,1 kg ( 40 lb) em corrente elétrica contínua Petrobras N-1598 • requer o levantamento de peso de 5,5 kg.

END Partículas Magnéticas Técnicas de Magnetização por Indução de Campo Magnético A Técnica do Condutor Central

A passagem da corrente elétrica através do condutor, permitirá induzir um campo magnético circular na superfície interna e/ou externa da peça Assim sendo, a peça a ser inspecionada por este processo, deve ter geometria circular, tais como: flanges, anéis , porcas, e outras.

END Partículas Magnéticas A Técnica do Condutor Central

END Partículas Magnéticas

Métodos de Ensaio e Tipos de Partículas Tipos de partículas: • As partículas magnéticas podem ser fornecidas na forma de pó, em pasta ou dispersas em líquido.

END Partículas Magnéticas Via Seca

Comparando com o método por via úmida: • são menos sensíveis para pequenas

descontinuidades

superficiais.

• Para uma mesma área ou região examinada, o consumo

é maior.

END Partículas Magnéticas Via Úmida • O veículo pode ser a água, querosene ou óleo leve.

• As partículas possuem granulometria muito fina.

• Maior mobilidade do que na via seca.

Aplicadores • Chuveiros de baixa pressão • Borrifadores • Aplicação manual

END Partículas Magnéticas Métodos de Ensaio e Tipos de Partículas Cores • Branca, cinza, amarela, vermelha e preta, conhecidas como partículas para observação sob luz natural ou branca.

• Sob as condições de luz ultravioleta ou luz negra as partículas por via seca ou úmida fluorescentes.

Escolha do tipo de partículas magnéticas Cor das partículas • Definida em função da cor de fundo, cor da superfície da peça em exame, temperatura da superfície, posição da peça.

Temperatura (ASME Sec. V Art.7) • Via seca podem ser utilizadas em superfícies com temperatura até 315 ° C (600 ° F) partículas.

• Via úmida podem ser utilizadas em superfícies com temperatura até 57,2 °C (135 ° F).

Inspeção por partículas magnéticas fluorescentes de uma anel contendo inúmeras trincas. Foto extraída do catálogo da Karl Deutsch.

END Partículas Magnéticas Requisitos mínimos para Procedimento para Ensaio ASME Sec. V Art. 7 1.

Técnica de magnetização

2.

Tipo de corrente elétrica para magnetização

3.

Preparação da superfície

4.

Tipo de partículas magnéticas usadas

5.

Método de aplicação das partículas

6.

Método de remoção do excesso de partículas da superfície

7.

Intensidade mínima de iluminação

8.

Espessura de revestimentos , se não removidos

9.

Demonstração do procedimento , se aplicável

10.

Temperatura da superfície

11.

Forma e tamanho das peças a serem inspecionadas

12.

Equipamentos

13.

Técnica de desmagnetização

14.

Limpeza após o ensaio

15.

Requisitos de qualificação de pessoal

END Partículas Magnéticas Procedimento para Ensaio 1.

Preparação da Superfície

2.

Seleção do Equipamento, Técnica, e das Partículas magnéticas

3.

Planejamento do Ensaio e Magnetização da Peça

4.

Aplicação das Partículas e Observação das Indicações

5.

Avaliação e Registro dos Resultados

6.

Desmagnetização

Preparação da Superfície O método de preparação da superfície depende do tipo de peça, tamanho e quantidade. São métodos de limpeza: • Jato de areia • Escova de aço • Solvente e panos umedecidos em solventes ou secos • Limpeza química

• Vapor desengraxante • Esmerilhamento

Seleção do Equipamento, Técnica, e das Partículas magnéticas A escolha do equipamento para magnetização dependerá: • do tipo de partículas magnéticas,

• da forma da peça a ser ensaiada, • do local para execução do ensaio, • do acabamento superficial da peça, • e da especificação técnica para inspeção.

Planejamento do Ensaio e Magnetização da Peça

Esquema sequencial opcional para ensaio de soldas, pela técnica de Eletrodos e Yoke.

Padrão indicativo de Campo Magnético recomendado pelo Código ASME Sec.V Art.7 , ASTM E-709 e ASTM - E 1444

InfluĂŞncia do tipo de Corrente ElĂŠtrica Selecionada

Anel de Teste Ketos (Betz) com 12 furos com diferentes profundidades. ( fonte : ASME Sec. V Art. 7 )

Aplicação das Partículas e Observação das Indicações

• A aplicação deve ser feita de forma que seja coberta toda a área de interesse.

• A remoção do excesso de partículas sobre a superfície deve ser feita de modo a não eliminar as indicações que se formam.

• A observação das indicações se dará pela visualização dos pontos de acúmulo do pó ferromagnético. .

Avaliação e Registro dos Resultados Muitas vezes poderão surgir indicações falsas ou não relevantes, sendo recomendado ao inspetor muito cuidado na perfeita avaliação dos resultados obtidos.

Como orientação, sugerimos que seja elaborado um relatório detalhando todas as características e parâmetros do ensaio, tais como: • Peça ensaiada ,desenho, posição , etc.. ; • Área de interesse ; • Norma de aceitação; • Aparelho de magnetização; • Tipo e intensidade da corrente elétrica utilizada ; • Tipo de pó magnético usado; • Veículo, se aplicável • Concentração das partículas , se aplicável; • Croquis da peça e das indicações observadas; • Assinatura e identificação do inspetor responsável.

END Partículas Magnéticas Desmagnetização Conforme a aplicação subsequente destes materiais, o magnetismo residual ou remanescente poderá criar problemas, sendo necessário a desmagnetização da peça.

Podemos resumir as razões para desmagnetização de uma peça como sendo: · Interferência nos processos de Usinagem · Interferência nos processos de Soldagem · Interferência com Instrumentos de Medição

END Partículas Magnéticas

END Partículas Magnéticas A desmagnetização é dispensável quando: a) Os materiais possuem baixa retentividade;

b) As peças forem submetidas a tratamento térmico. As peças de aço que estiverem magnetizadas, ao atingir a temperatura de 750° C, chamado ponte Curie, perdem a magnetização; c) As peças forem novamente magnetizadas.

END Partículas Magnéticas Técnicas de Desmagnetização São várias as técnicas de desmagnetização sendo que todas são baseadas no princípio de que, submetendo a peça a um campo

magnético

que

é

continuamente

invertido

e

gradualmente reduzindo a zero, após um determinado período e um número de ciclos, a peça será desmagnetizada. Isto pode

ser obtido fazendo a peça passar pelo interior de bobinas percorridas por corrente alternada.

END Partículas Magnéticas Indicações Produzidas

END Partículas Magnéticas Indicações Produzidas

END Partículas Magnéticas Indicações Produzidas

END Partículas Magnéticas Indicações Produzidas

END Partículas Magnéticas Indicações Produzidas

Critério de Aceitação das Indicações ASME Sec. VIII Div.1 Apêndice 6 Somente indicações com dimensões maiores que 1/16”( 1,5 mm) deve ser considerada como relevante. (a) Uma indicação linear é aquela tendo um comprimento maior que três vezes a largura. (b) Uma indicação arredondada é aquela na forma circular ou elíptica com comprimento igual ou menor que três vezes a largura. (c) Qualquer indicação questionável ou duvidosa, deve ser reinspecionada para determinar se indicações relevantes estão ou não presentes.

Descontinuidade linear --------------------L ---------------------

C = 3L

Descont. linear > 1,5mm

Aceitação – Código ASME Toda as superfícies devem estar livres de : (a) indicações relevantes lineares; (b) indicações relevantes arredondadas maiores que 3/16 pol. (5,0 mm); (c) quatro ou mais indicações relevantes arredondadas em linha separadas por 1/16 pol. (1,5 mm) ou menos (de borda a borda); (d) uma indicação de uma imperfeição pode ser maior que a imperfeição , entretanto, o tamanho da indicação é a base para a avaliação da aceitação .

Descontinuidade arredondada

L

Descont. > 3/16â&#x20AC;? = 5,0mm 3 = 3L

Quatro indicações relevantes

Distância = 1/16” = 1,5 mm d

d

d

END Partículas Magnéticas Segurança no Ensaio A segurança no manuseio das partículas magnéticas, secas ou úmidas, óleo, condicionadores, solventes, devem ser descritos pelos fabricantes destes produtos, no entanto devemos chamar a atenção para algumas características ligadas à segurança no manuseio, tais como: Inflamabilidade Riscos de Inalação Riscos à eletricidade Luz Ultravioleta Adaptação ao ambiente escurecido

END Partículas Magnéticas Segurança no Ensaio Inflamabilidade O ponto de fulgor dos produtos envolvidos no ensaio devem ser objetos de testes pelos fabricantes destes, para prevenir a combustão de produtos na área de inspeção.

Riscos de Inalação Precauções contra inalação dos produtos, principalmente aqueles que serão pulverizados , ou ainda proteção para pele, e exposição dos olhos. Estas instruções devem ser relatadas pelos fabricantes destes produtos.

END Partículas Magnéticas Segurança no Ensaio Riscos à eletricidade Os equipamentos de magnetização devem sofrer manutenção periódica no sentido de prevenir quanto ao risco de choques elétricos, e ainda abertura de arcos e ignição.

Luz Ultravioleta Como foi visto, é recomendado uma intensidade de luz negra sobre a superfície da peça de 1000 μW/cm2 , e este deve também ser o limite máximo para exposição da pele e olhos.

Filtros trincados devem ser trocados imediatamente .

END Partículas Magnéticas Segurança no Ensaio Adaptação ao ambiente escurecido O inspetor que realizará inspeção por partículas magnéticas

usando partículas fluorescentes , devem aguardar no mínimo 1 minuto após de ter entrado numa área escurecida para que seus olhos se adaptem ao baixo nível de iluminação antes de iniciar o ensaio.

ENSAIO POR ULTRA-SOM Prof. Gueder Assumpção

Histórico Característica do Som Princípios básicos do método Vantagens e Limitações Geração de ondas ultra-sônicas Técnicas de Inspeção Equipamento de ensaio por ultrassom Realizando o Ensaio

ENSAIO POR ULTRA-SOM

Prof. Gueder Assumpção

Índice

Histórico

Pioneiros 1794 – Lazzaro Spallanzini ecolocalização

(orientação dos morcegos) -

1880 - Jacques e Pierre Curie (caracterização física de alguns cristais) Apito de cachorro (10 a 40 KHz)

O estudo do ultra-som foi impulsionado com objetivos militares e industriais 1917 - construção do SONAR Apito para cães

Histórico 

Fim da 2ª Guerra Mundial - Pesquisa em aplicações médicas

Douglas Howry W. Roderic Bliss,

1948-1949 - primeiro sistema com objetivo médico 1950 - primeira imagem seccional

Imagens em preto e branco e sem gradações

Histórico Kossof (Austrália)

1971 - introdução da escala de cinza na imagem diversos níveis de intensidade de ecos são representados por diferentes tons de cinza

1980 - 1990 - impulso da ultra-sonografia pelo desenvolvimento tecnológico, transformando-a em um importante método de investigação diagnóstica

CaracterĂ­sticas do Som

O que é o Som? • Som = Vibração da matéria; Meios materiais

• Transmissão:

Meios elásticos

Esquema de Onda Sonora Individualmente as caracterizadas por:

ondas

sonoras

são

• O comprimento de onda , é a menor distância que vai de uma crista à outra ou de uma depressão à outra.

• A amplitude é a distância do ponto máximo da depressão ao eixo de propagação.

• Período é o tempo gasto para que uma oscilação seja completada.

Esquema de Onda

• A frequência é o número de oscilações por segundo.

• A velocidade de propagação das ondas é constante para um determinado meio.

Velocidade da propagação do som em diversos meios Meio

Velocidade (m/s)

Ar

330

Água doce

1435

Sangue

1560

Músculo

1570

Gordura

1580

No vácuo, onde não existe o indispensável meio material que o transporte, o som não se propaga.

Velocidade da propagação do som em diversos meios Meio

Velocidade (m/s)

Aço

5900

Alumínio

6300

Cobre

4700

Titânio

6100

Acrílico

2700

No vácuo, onde não existe o indispensável meio material que o transporte, o som não se propaga.

Ultra-Som X Intervalos Sonoros

20Hz

Infra-Sons Elefantes (5Hz)

20000Hz

Audição Humana

Ultra-Sons Cão, morcego E golfinho

Princípios Básicos do Método

Princípios Básicos do Método Introdução  A onda ultrassônica ao percorrer um meio elástico, refletirá ao incidir numa descontinuidade ou falha interna de determinado meio.  Através de aparelhos especiais, detectamos as reflexões provenientes do interior da peça examinada, localizando e interpretando as descontinuidades

Princípios Básicos do Método Finalidade do Ensaio  Detectar defeitos ou descontinuidades internas, presentes nos mais variados tipos ou forma de materiais ferrosos e não ferrosos.

Princípios Básicos do Método Finalidade do Ensaio O exame ultra-sônico, assim como todo o END visa diminuir o grau de incerteza na utilização de materiais ou peças de responsabilidades.

Princípios Básicos do Método Campo de Aplicação  Áreas

de

caldeiraria

e

estruturas marítimas.  Garantia da qualidade de peças de grandes espessuras, geometria

complexa

juntas soldadas, chapas.

de

Vantagens e Limitações em Comparação com outros Ensaios

Vantagens  Trincas devido a tratamento térmico, fissuras e outros de difícil detecção por ensaio de radiação penetrante.  Dispensa processos intermediários, para interpretação das indicações, agilizando o processo.  Não requer planos especiais de segurança ou quaisquer acessórios para sua aplicação.  A localização, avaliação do tamanho e interpretação das descontinuidades encontradas são fatores intrínsecos ao exame ultrassônico.

Limitações  Requer

grande

conhecimento

teórico

e

experiência por parte do inspetor.  Faixas de espessuras muito finas, constituem uma dificuldade para aplicação do método.

 Requer preparo da superfície para sua aplicação.

Geração das Ondas ultra-sônicas  1880, os irmãos Curie (Pierre e Jacques) descobriram o efeito piezelétrico de certos materiais.  No ano seguinte, G. Lippmann descobriu o efeito piezelétrico inverso.  Materiais: o sulfato de lítio, o titanato de bário, o quartzo etc.

Geração das Ondas ultra-sônicas Ao se aplicar corrente alternada de alta frequência num cristal piezelétrico, ele vibrará na mesma frequência, gerando o ultrassom.

Em geral, os ensaios não destrutivos utilizam-se frequências na faixa de 0,5 a 25 MHz (500.000 a 25.000.000 Hz).

Geração das Ondas ultra-sônicas Tipos de transdutores (cabeçote)

 Quanto ao ângulo de emissão Normais Angulares  Quanto a função Monocristal Duplo cristal

Geração das Ondas ultra-sônicas  Transdutores Normais: emitem e/ou recebem o ultrassom perpendicularmente à sua superfície.

Geração das Ondas ultra-sônicas  Transdutores angulares: emitem e/ou recebem o ultrassom obliquamente à sua superfície.

Geração das Ondas ultra-sônicas  Monocristal: possuem apenas um cristal piezelétrico.

Há três modalidades:

- só emissor de ondas ultra-sônicas; - só receptor de ondas ultra-sônicas; - emissor e receptor de ondas ultra-sônicas.

Geração das Ondas ultra-sônicas  Duplo cristal: o mesmo transdutor possui um cristal para recepção e outro para emissão do ultrassom.

Geração das Ondas ultra-sônicas Interface, Acoplantes.  Permite a passagem das vibrações para a peça.

 Este acoplante pode ser óleo, água, glicerina, graxa etc.

Técnicas de Inspeção Técnica de Impulso-Eco ou Pulso-Eco Técnica de Transparência Técnica de Imersão Por duplo cristal Por transdutores angulares

Técnica de Impulso-Eco ou Pulso-Eco As ondas ultrassônicas têm de ser pulsantes para que o cristal possa receber os ecos de retorno nos intervalos de pulsação. Verifica a profundidade, e dimensão da descontinuidade além de Inspeção de barras pela técnica pulso-eco por sua localização. contato direto, usando transdutor normal de 12 mm de diâmetro.

Técnica de Impulso-Eco ou Pulso-Eco Zona morta é a área próxima da superfície na qual não se detectam ecos durante o tempo de emissão.

Técnica de Transparência Não se pode determinar a posição da descontinuidade, sua extensão, ou localização na peça, é somente um ensaio do tipo passa-não passa.

Esta técnica é indicada para processos automáticos que envolvem grandes produções.

Técnica de Transparência Ela não é apropriada para processos de medições manuais, por diversas razões:  cansaço em segurar dois cabeçotes;  a face posterior da peça pode ser inacessível;  dificuldade de bom acoplamento dos dois lados;  dificuldade de posicionar os dois cabeçotes;

 dificuldade em manusear o equipamento e os dois cabeçotes ao mesmo tempo.

Técnica de Imersão

Aplicação: ensaio de grandes lotes de peças pequenas e idênticas através de sistemas automatizados, especialmente na indústria automobilística e aeronáutica onde se exige alta sensibilidade no ensaio.

Técnica do duplo cristal

Os transdutores TR são usados frequentemente para verificar dimensões de materiais e detectar, localizar e avaliar falhas subsuperficiais.

Técnica com transdutores angulares

Acoplamento perfeito descontinuidades.

e

a

detecção

das

Equipamento de ensaio por ultrassom

Realizando o Ensaio

 Escolha da técnica  Calibração / Critério de aceitação  Ajuste da sensibilidade de resposta

 Localização das descontinuidades

Realizando o Ensaio  Calibração - Ajuste da escala 0 a 50 mm 0 a 100 mm 0 a 200 mm 0 a 500 mm 0 a 1.000 mm  Se selecionarmos uma escala de 0 a 100 mm.

Se a tela possuir 10 divisões, cada divisão da tela terá 10 mm (fator de escala K).

Realizando o Ensaio  Para conseguir melhor precisão da escala, devemos ajustar os pulsos nas seguintes localizações da tela: 1º pulso = 25 mm/K - posição na tela = 2,5 2º pulso = 50 mm/K - posição na tela = 5,0 3º pulso = 75 mm/K - posição na tela = 7,5 4º pulso = 100 mm/K - posição na tela = 10

Realizando o Ensaio Ajuste da sensibilidade de resposta

Realizando o Ensaio Localizando as descontinuidades

Realizando o Ensaio Ensaio com transdutor angular - Calibração

Realizando o Ensaio Ensaio com transdutor angular - Localizando as descontinuidades

Na tela aparecerá a distância S entre o cabeçote e a descontinuidade. A localização é conseguida por meio da trigonometria

Realizando o Ensaio Ensaio com transdutor angular - Localizando as descontinuidades Caso a onda ultrass么nica seja refletida antes de atingir a descontinuidade, adotamos outra forma de c谩lculo.

Radiologia Industrial • • • • • • • • •

Princípios e Fundamentos Equipamentos e Fontes de Radiação Registro Radiográfico Radioscopia Parâmetros Radiográficos Avaliação da Qualidade de Imagem Técnicas de Exposição Radiográfica Interpretação dos Resultados Critério de Aceitação

Princípios e Fundamentos Descrição Genérica  baseia-se na absorção diferenciada da radiação penetrante pela peça que está sendo inspecionada.  A variação na quantidade de radiação absorvida, detectada

através de um meio, irá nos indicar a

existência de uma falha interna.

Princípios e Fundamentos Aplicações  usada para detectar variação de uma região que apresenta uma diferença em espessura ou densidade comparada com uma região vizinha.

 defeitos volumétricos como vazios e inclusões que apresentam

uma

espessura

variável

em

todas

direções, serão facilmente detectadas desde que não sejam muito pequenos em relação à espessura da peça.

PrincĂ­pios e Fundamentos

Princípios e Fundamentos No âmbito dos ensaios não destrutivos devemos salientar seis propriedades da radiação penetrante que são de particular importância:  deslocam-se em linha reta;  podem atravessar materiais opacos a luz, ao fazê-lo, são parcialmente absorvidos por esses materiais;  podem impressionar películas fotográficas, formando imagens;  provocam o fenômeno da fluorescência ;  provocam efeitos genéticos ;  provocam ionizações nos gases.

Princípios e Fundamentos Estrutura da Matéria:

Experiência atômica de Rutherford em 1906.

Princípios e Fundamentos Estrutura da Matéria:

1932: físico Inglês James Chadwick descobriu uma partícula chamada de neutron.

A = nº prótons + nº neutrons

Princípios e Fundamentos Variações e Composição dos Átomos , Radioisótopos: Isótopos: mesmo n de prótons, diferentes n de neútrons.

A partir de 1954, os radioisótopos passaram a ser produzidos em escala apreciável, nos reatores, iniciandose a fase de produção de fontes radioativas de alta intensidade que têm um grande número de aplicações industriais.

Princípios e Fundamentos Radiação e Radioatividade Define-se

“Radioatividade” como sendo a emissão

espontânea de radiação por um núcleo atômico, que se encontra num estado excitado de energia. Existem três tipos diferentes de radiação, como segue: - Partículas Alfa (a) - Partículas Beta (b)

- Raios Gama (g)

Princípios e Fundamentos Radiação e Radioatividade

Esquema de separação das radiações alfa, beta e gama.

Princípios e Fundamentos Radiação e Radioatividade • As partículas “Alfa” são constituídas de dois nêutrons e dois prótons, caracterizando um núcleo atômico de Hélio.

• As partículas “Beta” são constituídas por elétrons, que possuem velocidades próximas da luz, com carga elétrica negativa.

• As “partículas” “Gama” são de natureza ondulatória, ao contrário das demais que tem características corpusculares.

Princípios e Fundamentos Radiação e Radioatividade

Princípios e Fundamentos Radiação e Radioatividade O poder de penetração das radiações eletromagnéticas, Raios X e Gama, são caracterizadas pelo seu comprimento de onda (ou energia)

A energia das radiações emitidas tem importância fundamental no ensaio radiográfico, pois a capacidade de penetração nos materiais está associada a esta propriedade.

Princípios e Fundamentos As propriedades das radiações eletromagnéticas, Raios X e Gama, são dependentes de seu comprimento de onda (ou energia) que por sua vez definem o tipo de radiação.

Espectro eletromagnético

PrincĂ­pios e Fundamentos

Espectro eletromagnĂŠtico

Raios X

Descoberta • W.C.Roentgen professor de Física da Universidade de Wurzburg na Alemanha descobriu o raio x em 5/12/1895 Wilhelm Conrad Roentgen Nasceu Foto recente do laboratório de em 27 de março de 1845, em Lennep, Alemanha.

Faleceu em 1923.

Roentgen no Instituto de Física de Emmas 8 de novembro de 1895, Roentgen estava Würzburg. Hoje, é um museu realizando experimentos com descargas elétricas em mostra, mais ou menos, como era gases rarefeitos, quando descobriu os raios X. Em seu localé uma de onda trabalho quando O raio-X eletromagnética, como a luzinvestigou visível, asquase ondastudo de que três semanas Roentgen Roentgen os raios-X. À e os raios ultra-violetas. As ondas rádio, os descobriu raios infra-vermelhos, sabemos hoje sobre esta radiação, excetuando direita, está a janela cuja cortinas ele eletromagnéticas tem como características: a sua freqüência e o seu apenas fechou para melhor observar a o fenômeno da difração, que só foi descoberto comprimento sendo estas de duas características inversamente por volta 1912.

Pela descoberta dos raios X, fluorescência dede seuonda, detetor.

Nobel de 1901. proporcionais, ou seja, Roentgen quanto ganhou maioro Prêmio a freqüência menor o

comprimento de onda

Produção de raio x Espectro contínuo de raios x produzidos em um Radiação tubo de W de freamento ou

“Bremsstrahlung”,

Uma pequena fração dos hc alvo Kelétrons (elétron )incidentes  ev  Emaxno  hfse dofóton max  min aproxima dos núcleos dos átomos que constituem o alvo .

Eles podem perder de uma só vez uma fração considerável de sua energia emitindo um fóton de raio x

tubo de Coolidge,

Produção de raio x Raios x característicos Da mesma forma que um fóton é emitido quando um elétron da camada mais externa de um átomo (elétron de valência ) decai de um nível de energia mais alto ( nível excitado ) para outro de energia mais baixo , um fóton de energia na faixa do raio x é emitido quando as transições do elétron envolvem camadas mais internas do átomo

Produção de raio x O ânodo e o cátodo são submetidos a uma tensão elétrica da ordem de milhares de Volts, sendo o pólo positivo ligado ao anodo e o negativo no cátodo. O ânodo é constituído de uma pequena parte fabricada em tungstênio, também denominado de alvo, e o cátodo de um pequeno filamento, tal

qual uma lâmpada incandescente, por onde passa uma corrente elétrica da ordem de miliamperes.

Produção de raio x Quando o tubo é ligado, a corrente elétrica do filamento,

se

aquece

e

passa

a

emitir

espontaneamente elétrons que são atraídos e acelerados em direção ao alvo. Nesta interação, dos elétrons com os átomos de tungstênio, ocorre a desaceleração

repentina

dos

elétrons,

transformando a energia cinética adquirida em Raios X.

Produção de raio x Equipamentos de Raios X Os Raios X são produzidos em ampolas especiais. Os tamanhos das ampolas ou tubos são em função da tensão máxima de operação do aparelho.

Do ponto de vista da radiografia, uma atenção especial deve ser dada ao alvo, contido no ânodo. Sua superfície é atingida pelo fluxo eletrônico, proveniente do filamento, e denomina-se foco térmico. É importante que esta superfície seja suficiente grande para evitar um superaquecimento local, que poderia deteriorar o ânodo, e permitir uma rápida transmissão do calor.

Corte transversal do ânodo, na ampola de Raios X

Produção de raio x Equipamentos de Raios X O calor que acompanha a formação de Raios X é considerável, e portanto é necessário especial atenção aos sistemas e métodos para refrigerar o ânodo. Esta refrigeração pode ser feita de diversas maneiras: a) Refrigeração por irradiação: Neste caso o bloco de tungstênio, que compõe o alvo, se aquece e o calor se irradia pelo ânodo. b) Refrigeração por convecção: O calor irradiado pelo ânodo, se transmite ao prolongamento de cobre, o qual está imerso em óleo ou gás, que se refrigera por convecção natural, ou por circulação. c) Refrigeração por circulação forçada de água: A refrigeração descrita em (b), é limitada, principalmente se o aparelho for operado continuamente, exposto ao sol. Neste caso, a circulação de água por uma serpentina interna à unidade geradora, é eficaz, permitindo o uso do aparelho por longos períodos de uso.

Produção de raio x Unidade Geradora, Painel de Comando O painel de controle consiste em uma caixa onde estão alojados todos os controles, indicadores, chaves e medidores, além de conter todo o equipamento do circuito gerador de alta voltagem. E através do painel de controle que se fazem os ajustes de voltagem e amperagem, além de comando de acionamento do aparelho.

A foto ao lado representa uma unidade de comando de um aparelho de Raios X industrial moderno. O painel, digital, resume uma série de informações técnicas sobre a exposição, tais como distância fonte-filme, kilovoltagem, miliamperagem, tempo de exposição. As informações no display poderá ser memorizada e recuperada quando necessário.

Produção de raio x Unidade Geradora, Painel de Comando No cabeçote está alojada a ampola e os dispositivos de refrigeração. A conexão entre o painel de controle e o cabeçote se faz através de cabos especiais de alta tensão.

Raios X industrial, de até 300 kV

Produção de raio x Unidade Geradora, Painel de Comando As principais características de um equipamento de Raios X são: a - tensão e corrente elétrica máxima; b - tamanho do ponto focal e tipo de feixe de radiação; c - peso e tamanho;

Inspeção radiográfica de soldas em tubos

Produção de raio x Unidade Geradora, Painel de Comando Os equipamentos considerados portáteis, com voltagens até 400 kV, possuem peso em torno de 40 a 80 kg, dependendo do modelo. Os

modelos de tubos refrigerados a gás são mais leves ao contrário dos refrigerados a óleo.

Produção de raio x Acessórios do Aparelho de Raios X Cabos de energia:

O aparelho de Raios X composto pela mesa de comando e unidade geradora, são ligadas entre si através do cabo de energia. A distância entre a unidade geradora e a mesa de comando deve ser tal que o operador esteja protegido no momento da operação dos controles, segundo as normas básicas de segurança. Para tanto os fabricantes de aparelhos de Raios X fornecem cabos de ligação com comprimento de 20 a 30 metros dependendo da potência máxima do tubo gerador.

Produção de raio x Acessórios do Aparelho de Raios X Blindagem de Proteção :

O início da operação do aparelho deve ser feita com aquecimento lento do tubo de Raios X, conforme as recomendações do fabricante. Neste processo o operador

deve utilizar as cintas ou blindagens especiais que são colocadas na região de saída da radiação, sobre a carcaça da unidade geradora. Este acessório fornecido pelo fabricante permite maior segurança durante o procedimento de aquecimento do aparelho.

Produção de raio x Acessórios do Aparelho de Raios X Aceleradores Lineares

O aceleradores lineares são aparelhos similares aos aparelhos de Raios X convencionais com a diferença que os elétrons são acelerados por meio de uma onda elétrica de alta freqüência, adquirindo altas velocidades ao longo de um tubo retilíneo. Os

elétrons ao se chocarem com o alvo, transformam a energia cinética adquirida em calor e Raios X com altas energias cujo valor dependerá da aplicação. Para uso industrial em geral são

usados aparelhos capazes de gerar Raios X com energia máxima de 4 Mev.

Produção de raio x Acessórios do Aparelho de Raios X Os Betatrons são considerados como transformadores de alta voltagem o que consiste na aceleração dos

elétrons de forma circular por mudança do campo magnético

primário,

adquirindo

assim

altas

velocidades e consequentemente a transformação da energia cinética em Raios X, após o impacto destes com o alvo. Este processo podem gerar energias de

10 a 30 Mev.

Produção de raio x Acessórios do Aparelho de Raios X Os aceleradores lineares e os betatrons são aparelhos destinados a inspeção de componentes com espessuras acima de 100 mm de aço.

As vantagens do uso desses equipamentos de grande porte, são: • foco de dimensões reduzidas (menor que 2 mm)

• tempo de exposição reduzido • maior rendimento na conversão em Raios X

Acelerador linear industrial, para radiografias de peças com espessuras acima de 100 mm de aço. Projetado para produzir um feixe de radiação de 4 Mev, com ponto focal bastante reduzido de 2 mm. Produz filmes com alta qualidade, mesmo em altas espessuras.

Estes equipamentos não são portáteis e necessitam de instalação adequada, tanto do ponto de vista de movimentação do aparelho como das espessuras das paredes de concreto requeridas, que podem alcançar cerca de 1,2 metros.

Fotos de um acelerador linear LINAC - Mitsubishi, usado para radiografia industrial de peรงas com espessura de 20 a 300 mm de aรงo.

Os Raios Gama

Os Raios Gama Com o desenvolvimento dos reatores nucleares, foi possível a produção artificial de isótopos radioativos através de reações nucleares de ativação.

Fenômeno

de

ativação.

Elementos

naturais,

são

irradiados por neutrons térmicos, que atingem o núcleo do átomo, penetrando nele. Isto cria uma quebra de equilíbrio energético no núcleo, e ao mesmo tempo muda sua massa atômica, caracterizando assim o isótopo.

Os Raios Gama Um átomo que submetido ao processo de ativação, e portanto seu núcleo se encontra num estado excitado de energia passa a emitir radiação. É fácil ver, portanto, que o número de átomos capazes de emitir radiação, diminui gradualmente com o decorrer do tempo. A esse

fenômeno chamamos de Decaimento Radioativo.

Atividade de uma Fonte Radioativa: É caracterizada pelo número desintegrações que ocorrem em um certo intervalo de tempo.

Atividade de uma Fonte Radioativa A unidade padrão de atividade é o Becquerel, que é definida como sendo a quantidade de qualquer material radioativo que sofre uma desintegração por segundo.

Meia Vida (T1/2) Intervalo de tempo no qual podemos ter no material radioativo exatamente a metade do número inicial de átomos excitados.

A Meia - Vida é uma característica de cada elemento.

Equipamentos de Raios Gama As fontes usadas em gamagrafia (radiografia com raios gama), requerem cuidados especiais de segurança pois, uma vez ativadas, emitem radiação, constantemente.

Irradiador gama específico para fontes radiativas de Selênio-75.

Foto extraída do catálogo da Sauerwein

Os irradiadores compõe-se, basicamente, de três componentes fundamentais: Uma blindagem, uma fonte radioativa e um dispositivo para expor a fonte.

Equipamentos de Raios Gama As fontes de radiação podem ser fornecidas com

diversas atividades e cada elemento radioativo possui uma energia de radiação própria. Assim cada blindagem é dimensionada para conter um elemento radioativo específico, determinada.

com

uma

certa

atividade

máxima

Características Físicas e Tipo de Fontes Gama

fontes radiativas seladas

fontes radiativas seladas

fontes radiativas seladas

Características Físicas dos Irradiadores Gama Os irradiadores gama são equipamentos dotados de partes mecânicas que permitem expor com segurança a fonte radioativa.

Características Físicas dos Irradiadores Gama O que mais diferencia um tipo de irradiador de outro são os dispositivos usados para se expor a fonte. Esses dispositivos podem ser mecânicos, com acionamento manual ou elétrico, ou pneumático.

Características Físicas dos Irradiadores Gama Os irradiadores gama são construídos através de rígidos controles e testes estabelecidos por normas internacionais, pois o mesmo deve suportar choques mecânicos, incêndio e inundação sem que a sua estrutura e blindagem sofram rupturas capazes de deixar vazar radiação em qualquer ponto mais do que os máximos exigidos.

CaracterĂ­sticas FĂ­sicas dos Irradiadores Gama

CaracterĂ­sticas FĂ­sicas dos Irradiadores Gama

CaracterĂ­sticas FĂ­sicas dos Irradiadores Gama

Registro Radiográfico Filmes Radiográficos Os filmes radiográficos são compostos de uma emulsão e uma base. A emulsão consiste em uma camada muito fina (espessura de 0,025 mm) de gelatina, que contém, dispersos em seu interior, um grande número de minúsculos cristais de brometo de prata. A emulsão é colocada sobre um suporte, denominado base, que é feito geralmente de um derivado de celulose, transparente e de cor levemente azulada.

Registro Radiográfico Filmes Radiográficos • Os cristais de brometo de prata quando atingidos pela radiação ou luz, tornam-se susceptíveis de reagir com produto químico denominado revelador que provoca uma reação

resultando

em

prata

metálica

enegrecida.

• Os locais do filme, atingidos por uma quantidade maior de radiação apresentarão um número maior de grãos negros que regiões atingidas por radiação de menor intensidade.

Registro Radiográfico

Granulação A imagem nos filmes radiográficos é formada por uma série de partículas muito pequenas de sais de prata, os quais não visíveis a olho nu. Entretanto, essas partículas se unem em massas relativamente grandes que podem ser vistas pelo olho humano ou com auxílio de pequeno aumento. Esse agrupamento das partículas de sais de

prata da emulsão cria uma impressão chamada de “Granulação”.

Registro Radiográfico

Granulação Filmes com grãos mais finos são recomendados quando se empregam fontes de alta energia (Raios X da ordem de milhões de volts).

Registro Radiográfico

Granulação A granulação é também afetada pelo tempo de revelação do filme. Se aumentarmos, por exemplo, o tempo de revelação, haverá um aumento simultâneo na granulação do

filme.

Registro Radiogrรกfico Densidade ร ptica A imagem formada no filme radiogrรกfico possui รกreas claras e escuras evidenciando um certo grau de enegrecimento que denominamos de Densidade.

Registro Radiográfico Densidade Óptica Algumas normas estabelecem que uma verificação do aparelho deve ser feita antes das medições. Tal procedimento consiste em verificar as leituras do aparelho comparadas com uma fita densitométrica padrão calibrada com certificado rastreável a um organismo nacional ou internacional reconhecido.

Registro Radiográfico Densidade Óptica A densidade radiográfica aceitável na área de interesse é de 1,8 até 4,0 para aparelhos de Raios X e 2,0 até 4,0 para aparelhos de raios gama. A norma da

Petrobras N-1595 restringe esses valores a uma densidade máxima de 3,5.

Registro Radiográfico Velocidade Antes de introduzirmos o conceito de velocidade é preciso definir o que entendemos por exposição. É uma medida da quantidade de radiação que atinge um filme. Ela é representada pelo produto da intensidade da radiação pelo tempo que o

filme fica exposto. É evidente, portanto, quanto maior a exposição a que submetemos um filme, maior a densidade que esse filme atinge.

Registro Radiográfico Velocidade Com uma mesma exposição, um filme apresenta maior rapidez com que um filme atinge determinada densidade, quando comparado com um outro filme.

Um filme rápido necessita de menor tempo de exposição para atingir uma determinada densidade, que num outro filme, mais lento.

Ou ainda, se um filme rápido e um filme lento forem submetidos a uma exposição idêntica, o filme rápido atingirá uma densidade maior.

Registro Radiográfico Velocidade A velocidade depende, principalmente, do tamanho dos cristais de prata presentes na emulsão. Quanto maior o tamanho dos cristais mais rápido é o filme.

Os filmes de grande velocidade podem ser utilizados em

radiografias de peças com grandes espessuras que exigiria um tempo de exposição incompatível com a produtividade, quando utilizado filmes mais lentos.

Registro Radiográfico Características dos filmes radiograficos - densidade radiográfica: é o grau de enegrecimento registrado no filme em função da exposição; - contraste da imagem: é dado pela diferença de densidade entre as regiões do filme; - velocidade do filme: é a taxa em que ocorre a sensibilização dos grãos de

sais de prata. Filmes com grãos maiores necessitam de menor tempo de exposição; - granulometria: é o tamanho dos grãos nos sais da emulsão. Quanto menores os grãos, maior a nitidez.

Registro Radiográfico Classificação dos Filmes Industriais (ASTM E-1815-96) Tipos dos Filmes : • Tipo 1 - Características: granulação ultra fina alto contraste e qualidade.

Deve ser usado em ensaios de metais leves ou pesados, ou seções espessas, com radiação de alta energia.

• Tipo 2 - Características: Filme com granulação muito fina e com alta velocidade e alto contraste quando utilizado em conjunto com telas intensificadoras de chumbo.

• Tipo 3 - Características: Filme de granulação fina, com alto contraste e velocidade. É o filme mais utilizado na indústria em razão do atendimento em qualidade e maior produtividade • Tipo 4 - Características: Filme de granulação média, pouco utilizado na indústria.

Registro Radiográfico Qualidade da Imagem Radiográfica A qualidade da imagem radiográfica está associada a alguns parâmetros importantes ligados a características do filme radiográfico e da fonte de radiação utilizada , e é um fator para aceitação ou rejeição da radiografia.

Registro Radiográfico

Contraste A diferença de densidades entre duas regiões adjacentes no filme é denominada de Contraste. Por exemplo se medirmos a densidade de duas áreas adjacentes no filme e encontrarmos os valores D1 = 2,2 e D2 = 1,8 , o contraste será dado pela diferença entre D2 e D1, e portanto de 0,4.

Registro Radiográfico

Contraste O contraste pode também ser entendido como sendo a capacidade do filme detectar intensidades e energias diferentes de radiação. Imagens com alto contraste permitem em geral melhor qualidade e segurança na interpretação da radiografia.

Registro Radiográfico

Definição Observando com detalhe a imagem formada no filme radiográfico, veremos que a mudança de densidades de uma área a outra não se faz de maneira brusca. Quanto mais estreita for esta faixa de transição a definição será melhor.

Registro Radiográfico Sensibilidade Radiológica O grau de sensibilidade, que pode ser alto, médio ou baixo, é determinado pelo uso a que se destina a peça. Quem faz essa definição é a engenharia de fábrica, segundo normas específicas.

Para controlar a sensibilidade radiográfica, basta colocar penetrômetros sobre a face da peça metálica voltada para a fonte de radiação.

Registro Radiográfico

Sensibilidade Radiológica Os penetrômetros ou indicadores de qualidade de imagem . IQI . São dispositivos (lâminas de uma ou várias espessuras, ou fios de diversos diâmetros), colocados em evidência sobre a peça, para verificar a sensibilidade radiográfica, isto é, a nitidez desses dispositivos na radiografia.

Registro Radiogr谩fico

Sensibilidade Radiol贸gica

Registro Radiogrรกfico

Processamento do Filme Radiogrรกfico Processamento Manual

Processamento do Filme Radiogrรกfico Processamento Manual

Processamento do Filme Radiográfico Revelação Quando imergimos um filme exposto no tanque contendo o revelador, esta solução age sobre os cristais de brometo de prata metálica, por ação do revelador.

A visibilidade da imagem e consequentemente o contraste, a densidade de fundo e a definição, dependem do tipo de revelador usado, do tempo de revelação e da temperatura do revelador. Desta forma, o controle tempotemperatura é de fundamental importância para se obter uma radiografia de boa qualidade.

A revelação deve ser feita com agitação permanente do filme no revelador, afim de que se obtenha uma distribuição homogênea do líquido em ambos os lados da emulsão, evitando-se a sedimentação do brometo e outros sais que podem provocar manchas susceptíveis de mascarar possíveis descontinuidades.

Processamento do Filme Radiográfico Revelação Chama-se “Véu de fundo” o enegrecimento geral resultante, que deve ser sempre mínimo para otimizar a qualidade da imagem radiográfica.

Processamento do Filme Radiogrรกfico

Processamento do Filme Radiogrรกfico Processamento Automรกtico

Telas Intensificadoras de Imagem As telas de chumbo também chamados de telas intensificadoras possuem como finalidade diminuir o tempo de exposição em ensaios radiográficos industriais.

Telas Intensificadoras de Imagem As funções das telas intensificadoras de chumbo em radiografia industrial devem

ser as seguintes:

• gerar elétrons por efeito fotoelétrico ou Compton, produzindo fluxo adicional de radiação e diminuindo o tempo de exposição;

• absorver ou filtrar a radiação secundária espalhada que pode atingir o filme radiográfico, borrando a imagem e empobrecendo a definição.

Telas Intensificadoras de Imagem

Os Chassis Industriais O chassis para armazenar o filme para a exposição é fabricado na forma de um envelope plástico duplo reforçado, flexível para acompanhar a curvatura ou irregularidades da peça a ser inspecionada. Os tamanhos padrão são iguais aos dos filmes.

Dentro chassis é inserido as telas intensificadoras de imagem e no meio o filme. O chassis é fechado com fita adesiva para evitar a entrada de luz.

Radioscopia Industrial

A radioscopia, é um meio usado para se detectar a radiação que emerge da peça, numa tela fluorescente.

As telas fluorescentes se baseiam no princípio que determinados sais possuem a propriedade de emitir luz em intensidade mais ou menos proporcional à intensidade de radiação que incide sobre eles .

Radioscopia Industrial A radiação é emitida de um tubo de raios X, colocado no interior de um gabinete blindado, atravessando a peça e

indo atingir uma tela fluorescente.

Este, por sua vez, transforma as intensidades de radiação que emergem da peça em luz de diferentes intensidades, formando na tela a imagem da peça. Essa imagem, refletida

em um espelho , é examinada pelo inspetor, a procura de possíveis defeitos.

Radioscopia Industrial A radioscopia é usada principalmente, no exame de pequenas peças, com espessura baixa. Sua grande vantagem reside na rapidez do ensaio e no seu baixo custo. Em contrapartida, apresenta três limitações importantes: • Não é possível se inspecionar peças de grande espessura ou de alto número atômico, pois nesse caso a intensidade dos Raios X não seria suficientemente alta para produzir uma imagem clara sobre a tela fluorescente.

• Devido às características próprias das telas fluorescentes e à baixa distância foco-tela, usada, a qualidade de imagem na fluoroscopia não é tão boa quanto a da radiografia.

• A radioscopia, com imagem visualizada diretamente na tela fluorescente, não permite a localização precisa na peça das áreas que contém descontinuidades inaceitáveis.

Radioscopia Industrial

Radioscopia Industrial Como foi descrito, a observação da imagem pelo inspetor é feita diretamente na tela fluorescente, ou por reflexão num espelho. Entretanto tal procedimento pode muitas vezes ser perigoso para o operador, pois este leva muitas horas para a inspeção de componentes de fabricação seriada, principalmente, sendo obrigatório nesses casos a sua substituição após um período de trabalho.

Radioscopia Industrial

Conversor Universal de Imagem A captura da imagem na forma de um sinal elétrico é feita através de detetores de radiação no estado sólido que tornam possível converter a radiação ionizante em sinal elétrico, conforme mostrado na figura abaixo:

Conversor Universal de Imagem Os detetores de estado sólido são formados pela parte superior que contém um material a base de fósforo que emite luz (cintilação) pela passagem da radiação, que por sua vez incide no núcleo do detetor que por efeito fotoelétrico emite elétrons, dando origem a uma corrente elétrica no terminal do detetor, que é proporcional ao fóton de radiação de entrada. Esta corrente elétrica pode ser usada para gerar imagens em TV, gravação em vídeo, digitalização e outros.

Conversor Universal de Imagem

Conversor Universal de Imagem Principais aplicações: rodas de alumínio, pontas de eixo de automotivos, carcaça da direção hidráulica, pneus automotivos , nos aeroportos para verificação de bagagens, inspeção de componentes eletrônicos, e muitas outras aplicações.

A radioscopia moderna pode ser totalmente automatizada, não sendo necessário o técnico para analisar as imagens, sendo estas escaneadas e verificadas por um sistema óptico de um computador por comparação a uma imagem padrão da mesma peça. Todas as imagens podem ser armazenadas em fita de vídeo, como arquivo eletrônico , filme ou papel.

Tomografia Industrial Nesta técnica , a peça é exposta a um feixe estreito de Raios X giratório que atravessa a peça em vários planos , projetando sua imagem processada por computador, num monitor. Este processo é feito por um complexo sistema que permite visualizar a imagem de uma peça em 3D e permite separar por planos ou camadas a peça.

Tomografia Industrial

Tomografia Industrial A Tomografia industrial é um ensaio muito pouco aplicado na indústria em razão do alto custo como também das aplicações restritas a peças pequenas.

Tomografia Industrial A seqüência abaixo mostra uma carcaça de bomba de alumínio, inspecionada por tomografia. A figura a seguir mostra a projeção no plano da imagem da peça e à direita o defeito interno.

Tomografia Industrial Sequencia a seguir é a imagem volumétrica tomográfica da mesma peça usando Raios X de 225 kV e 1,5 mA, de uma caixa de bomba de Alumínio, mostrando na imagem 1 a peça inteira e na imagem 2 o corte tomográfico indicando por um círculo a presença de um defeito interno.

Radiografia Digital • Radiografia Computadorizada - CR

O método de Radiografia computadorizada (CR), utiliza uma tela contendo cristais de fósforo fotoestimulado. Os grãos de fósforo são cobertos por um substrato flexível e armazenam a energia da radiação incidente. Os elétrons são excitados por um feixe de laser que emitem uma luz proveniente dos pequenos elementos "pixels" da placa. A luz emitida é detectada eletronicamente , digitalizada e armazenada na memória do computador na forma de um sinal digital. A imagem produzida no final é comparável à um filme radiográfico tipo III ou seja de grãos grosseiros.

Radiografia Digital • Usando uma Tela Fluorescente Outro método de digitalizar a imagem é utilizar uma tela intensificadora fluorescente de fósforo ou iodeto de césio ( CsI ) para converter Raios X ou gama em luz visível que é capturada por um fotodiodo. A qualidade da imagem final é similar ao método anterior CR.

Radiografia Digital

Radiografia Digital â&#x20AC;˘ Processo Direto

Radiografia Digital • Digitalização de Filmes Radiográficos

Um outro método existente para radiografia digital é a obtenção da imagem pelo escaneamento do filme radiográfico, usando um scanner especial de alta resolução. A vantagem desta técnica é passar para o computadora imagem do filme e através do programa, poder ampliar e estudar indicações de descontinuidades presentes na área de interesse. O arquivamento em meio eletrônico também traz vantagens.

Radiografia Digital • Digitalização de Filmes Radiográficos

Radiografia Digital • Digitalização de Filmes Radiográficos

Radiografia Digital • Digitalização de Filmes Radiográficos

Radiografia Digital • Digitalização de Filmes Radiográficos

Radiografia Digital

Radiografia Digital

Assuntos selecionados: Avaliação da qualidade de imagem pg. 83 Técnicas de exposição radiográfica pg. 86 Interpretação dos resultados pg. 90 Critérios de aceitação pg. 95 Outras aplicações pg. 100.

ANÁLISE DE VIBRAÇÕES

Prof. Gueder Assumpção www.gueder@ifes.edu.br

INTRODUÇÃO AO ESTUDO DE VIBRAÇÕES

A vibração e a História 

Pré-História: instrumentos rudimentares (percussão, cordas, metais)



Pitágoras de Samos (cerca de 570-497 AC):    

  

método racional de medir freqüências sonoras (origem do diapasão) – pai da acústica experiências com martelos, cordas, tubos e placas primeiro laboratório de pesquisas freqüências naturais são propriedades dos sistemas freqüência natural de uma corda é inversamente proporcional ao seu comprimento e diâmetro e cresce quando cresce a tensão freqüência natural da vibração longitudinal de uma coluna é inversamente proporcional ao comprimento da mesma. mudava a freqüência natural de recipientes colocando água dentro deles.

Hipasos (um discípulo de Pitágoras que diz-se tenha sido morto por revelar segredos pitagóricos) testou quatro discos de bronze e encontrou freqüências naturais inversamente proporcionais às espessuras.

A vibração e a História 

 



Culturas grega e chinesa – isocronismo do pêndulo Aristófanes (450-388 AC).

On Acoustics - Aristóteles Heródoto (cerca de 484 a 425 a.C.) transdutor de vibração (um escudo coberto com uma fina camada de bronze) sismógrafo - China 132 d.C. Zhang Heng - pêndulo de 3 m de comprimento, 2 metros de largura.

Em Luoyang, então capital da Dinastia Han (de 206 a.C. a 220 d.C.), registrou um terremoto ocorrido a cerca de 600 km de distância (National Geographic Brasil, fevereiro de 2004).



Galileu Galilei (1564-1642) (Pisa)    



Robert Hooke (1635-1703) (Londres)  





observaram, independentemente, o fenômeno das formas modais (com nós) ao estudarem cordas vibratórias. Também descobriram que a freqüência do segundo modo é o dobro da freqüência do primeiro, a do terceiro é o triplo, etc.

A Sauveur são creditados os termos fundamental para a freqüência do primeiro modo e harmônicas para as outras.

Daniel Bernoulli (1700-1782) (Groningen, Holanda)  



mesmas relações entre tonalidade e freqüência Lei da Elasticidade (1676)

John Wallis (1616-1703) (Ashford, Ing) e Joseph Sauveur (1653-1716) (La Flèche, França) 



relação entre o comprimento do pêndulo e o seu período de oscilação ressonância entre dois corpos, conectados por algum meio de transferência de energia e sintonizados em uma mesma freqüência natural, relações entre densidade, tensão, comprimento e freqüência de uma corda vibratória. tonalidade sonora e a freqüência da vibração do elemento mecânico.

princípio da superposição linear de harmônicas equação diferencial da vibração lateral de barras prismáticas para pequenas deformações (1751)

Leonhard Euler (1707-1783) (Basiléia, Suíça) 

equação diferencial da vibração lateral de barras prismáticas para pequenas deformações (1744)





Charles Augustin Coulomb (1736-1806) (Angoulême, França) 

estudos teóricos e experimentais sobre as oscilações torcionais de um cilindro metálico suspenso por um arame (1784)

Placa de Chladni 

Ernst Florenz Friedrich Chladni (1756-1827) (Wittengerg, Alemanha) 











método de espalhar areia sobre uma placa vibratória para encontrar as suas formas modais (1802) – filme do youtube

Em 1809, a Academia Francesa convidou Chladni para dar uma demonstração de suas experiências. Napoleão Bonaparte, comparecendo ao encontro, ficou muito impressionado e destinou uma soma de 3000 francos para a Academia premiar a primeira pessoa que apresentasse uma teoria matemática satisfatória sobre vibração de placas.

Outubro de 1811, somente Marie-Sophie Germain (1776-1831) (Paris, França) se apresentou. Mas Joseph-Louis Lagrange, (1736-1813) (Turim, Itália) – professor e amigo de Sophie - que era um dos julgadores, observou um erro na determinação das equações diferenciais do movimento.

Outubro de 1813. Sophie Germain novamente se apresentou com a forma correta da equação diferencial. Os juizes exigiram uma justificativa física para as hipóteses utilizadas na demonstração da equação.

Em 1816, Sophie Germain conseguiu ganhar o prêmio, apesar dos juizes não estarem completamente satisfeitos com a sua teoria. A equação diferencial estava correta mas as condições de contorno estavam erradas, verificou-se posteriormente.

As condições de contorno corretas foram apresentadas apenas em 1850, por Gustav Robert Kirchoff (1824-1887) (Königsberg, Prússia)



John William Strutt, (3º Lord Rayleigh) (1842-1919) (Langford Grove, Inglaterra) 





H. Frahm  1902 - estudo da vibração torcional no 



projeto de eixos propulsores de barcos a vapor.

1909 - absorvedor dinâmico de vibração (1911 Device for damping vibrations of bodies, US Patent 989958)

Aurel Boleslav Stodola (1859-1942) (República Checa) 



A Teoria do Som, 1877 Método de Rayleigh - determinação da freqüência fundamental de vibração de um sistema utilizando o princípio da conservação da energia.

método de análise de vibrações em vigas e pás de turbinas

Stephen Timoshenko (1878-1972) (Ucrânia) e Raymond David Mindlin (1906-1987) (Nova Iorque) 

teorias de vibração em vigas e placas.



Vibrações não lineares 



Jules Henri Poincaré (1854-1912) (Nancy, França) e Alexander Lyapunov (1857-1918) (Yaroslavl, Rússia).

Após 1920, Duffing e van der Pol teoria de vibrações não lineares aplicadas a problemas de engenharia.



Vibrações aleatórias  Albert Einstein (1879-1955) (Ulm, Alemanha), em 1905, movimento Browniano (movimento aleatório de partículas macroscópicas num fluido como consequência dos choques das moléculas do fluido nas partículas).  função de correlação 1920, Taylor,  densidade espectral, início da década de 30, por Wiener e Khinchin,  Lin e Rice 1943 e 1945, aplicação de vibrações aleatórias a problemas de engenharia.

O QUE É VIBRAÇÃO ?

Vibração é uma resposta de um sistema mecânico à uma excitação, ou o comportamento dos componentes de uma máquina como reação a forças externas e internas.

É manifestada normalmente por movimentos harmônicos, (movimento de um pêndulo), ou formas de onda compostas, que são somas de componentes harmônicos.

0 QUE É ? É o monitoramento da condição de um equipamento através da análise de parâmetros que indiquem o momento ótimo de intervenção, eliminando paradas inesperadas (perda de produção) e reduzindo-se o custo de Manutenção.

Conceitos básicos de vibração 

Vibração A

vibração é uma oscilação em torno de uma posição de referência e é freqüentemente um processo destrutivo, ocasionando falhas nos elementos de máquina por fadiga.

Conceitos básicos de vibração 

CAUSAS DE VIBRAÇÃO EM MÁQUINAS Desbalanceamento de massa Desalinhamento de eixos Folgas generalizadas Dentes de engrenagens

Rolamentos

Como medir a Vibração?

Para entender Vibração é necessário definir algumas grandezas: AMPLITUDE

Amplitude F Freqüência T Período D Defasagem A

A vibração pode ser medida em: Deslocamento (mícrons) Velocidade (mm/s) Aceleração (g's)

T

D

A

TEMPO

O movimento vibratório de uma máquina é o resultado das forças dinâmicas que a excitam.

Essa vibração se propaga por todas as partes da máquina, bem como para as estruturas ligadas a ela. Geralmente uma máquina vibra em várias freqüências diferentes.

Toda máquina apresenta um certo nível de ruído e vibração devido à operação e a fontes externas.

Uma parcela destas vibrações é causada por pequenos defeitos mecânicos ou excitações secundárias perturbadoras que atuam na qualidade do desempenho da máquina.

Os sinais de vibração de uma máquina trazem informações relacionadas com o seu funcionamento, indicando a saúde da máquina e a decisão sobre uma intervenção ou não nessa máquina.

Cada máquina apresenta uma forma característica de vibração, em aspecto e nível. Porém máquinas do mesmo tipo apresentam variações em seus comportamentos dinâmicos. Isso se deve às variações de ajustes, tolerâncias, e principalmente defeitos.

Cada elemento de máquina induz uma excitação própria, gerando uma perturbação específica.

Geralmente esses elementos são rotores, engrenamentos, mancais, etc...

O comportamento dinâmico da máquina é uma composição das perturbações de todos os componentes, defeitos e excitações oriundos dos movimentos.

Então, em uma máquina as vibrações se dão em várias freqüências devido às várias excitações. O movimento em um ponto qualquer será a superposição de várias harmônicas.

Os diagnósticos para fins de manutenção das máquinas, com o objetivo de identificar as possíveis causas destes movimentos são obtidos separando as harmônicas do sinal global e associando-as com os elementos defeituosos ou desvios de montagem.

EFEITOS DAS VIBRAÇÕES Altos riscos de acidentes Desgaste prematuro de componentes Quebras inesperadas

Aumento dos custos de manutenção Fadiga estrutural

Movimento harm么nico

T A

x O

p

wt

4p

A

wt

V

x = A sen wt

Grandezas Importantes

Freqüência e Período –

Freqüência (f): É o número de ciclos na unidade de tempo, medida em Rpm ou Hz (ciclos por segundo)

–

Período(T): É o inverso da Freqüência, ou o tempo necessário para se completar um ciclo.

Análise no domínio Freqüência Existe uma função matemática chamada Transformada de Fourier que transforma qualquer sinal complexo em uma soma de infinitos sinais harmônicos senoidais de freqüências definidas.

Desta forma separa-se um sinal complexo em uma soma de vários sinais harmônicos simples, facilitando a identificação das origens da vibração.

Análise Espectral de Freqüência Forma do espectro de Frequência Ampl.

Ampl.

Forma de um espectro para um sinal senoidal de freqüência 30 Hz.

= t

freq. [Hz]

Como analisar um espectro ?

Identificar as principais freqüências de vibração geradas no equipamento através de: – Rotação – Tipo de Rolamento – Número de dentes (engrenagens) – Tipo de motor C.A., C.C. – Criação de um Banco de Dados com todos os equipamentos a serem analisados.

Vibrações de Máquinas

Aquisição e Processamento dos Sinais de Vibração Forma de Onda

Transdutor Amplitude

Tempo

Nível Global de Energia

Espectro

Amplitude Freqüência

Coletor de Dados

Software - SKF PRISM4 Coletor de Dados - SKF CMVA 60

Aplicação de vibrações 

.

Ciências  Som, luz, respiração, batimentos cardíacos, cordas vocais, oscilação de braços e pernas  Biologia, química, física, etc.

Aplicação de vibrações 

Engenharia  Controle de Qualidade 

Pesquisas e Desenvolvimentos Projetos de máquinas, fundações, estruturas, motores, turbinas, sistemas de controle.



Balanceamento.



Problemas em pás e rotores de turbinas.  Fadiga em rotores.  Desgaste em mancais e engrenagens.  Uniões desfeitas.  Qualidade da usinagem – acabamento superficial  Ressonância (ver vídeos)  Desconforto humano (veículos)  Painéis de instrumentos. 

Aplicação de vibrações  Ressonância

(ver vídeos)

Copo  Helicóptero (1, 2, 3)  Ponte de Tacoma  Ponte Rio-Niterói 

Manutenção Preditiva

Casos Práticos

Manutenção Preditiva CASO 1 – Gaiola 10 do Bloco

TENDÊNCIA DEMONSTRANDO EVOLUÇÃO DOS NÍVEIS

Manutenção Preditiva CASO 1 – Gaiola 10 do Bloco

Espectro demonstrando sintoma de desbalanceamento dos discos da Gaiola.

Manutenção Preditiva CASO 1 – Gaiola 10 do Bloco

Ponto de coleta de dados

Frequência do ponto da falha

Desenho esquemático do sistema de acionamento das gaiolas

Manutenção Preditiva CASO 1 – Gaiola 10 do Bloco Morgan

Dados técnicos das gaiolas

Manutenção Preditiva CASO 1 – Gaiola 10 do Bloco Morgan Níveis de vibração antes da Manutenção

Níveis de vibração após à Manutenção

Tendência demonstrando redução dos níveis após a manutenção

Manutenção Preditiva Localização dos Discos

Manutenção Preditiva CASO 2 – Gaiola de laminação M1 Laminação 1

Tendência demonstrando evolução dos níveis de aceleração Falha no rolamento

Manutenção Preditiva CASO 2 – Gaiola de laminação M1 Laminação 1

Espectro demonstrando sintoma de falha no rolamento

Manutenção Preditiva CASO 2 – Gaiola de laminação M1 Laminação 1 Valores de vibração antes da manutenção

Valores de vibração após a manutenção

Tendência demonstrando redução dos níveis após a manutenção

Diagn贸stico de Defeitos

Espectro de Vibração Típico

Desbalanceamento tipicamente gera vibração na frequência de rotação (1N)

Desbalanceamento

Espectro de Vibração Típico Desalinhamento tipicamente gera picos nas freqüências 1N e/ou 2N

N = freqüência de rotação

Desalinhamento

Espectro de Vibração Típico Folgas geram uma série de picos cujas freqüências são múltiplas da freqüência de rotação

Folgas

Espectro de Vibração Típico

Defeitos em rolamentos geram picos relacionados com a geometria do rolamento

Defeito na Pista

ANÁLISE DOS ESPECTROS Conforme o acompanhamento de rotina semanal da equipe de Manutenção Preditiva deste equipamento, observamos uma grande evolução na amplitude na freqüência de engrenamento de saída do redutor e avaria no rolamento de entrada do mesmo.

FREQUÊNCIA DE ENGRENAMENTO COM UMA AMPLITUDE ELEVADA.

Cada engrenagem terá uma série de freqüências harmônicas que são múltiplos inteiros da freqüência fundamental. A freqüência fundamental, também conhecida por Freqüência de Engrenamento é calculada pela multiplicação do número de dentes da engrenagem pela rotação do eixo que ela está engastada.

ANÁLISE DOS ESPECTROS Espectro utilizando a técnica de Peak-Vue, com frequências deterministica de defeito na gaiola (FTF) do rolamento de entrada do redutor.

Espectro utilizando a técnica de Peak-Vue, com frequências deterministica de defeito na pista interna do rolamento (BPFI) do rolamento de entrada do redutor

GRÁFICOS DE TENDÊNCIA GRÁFICO DE TENDÊNCIA DA SAÍDA DO REDUTOR

GRÁFICO DE TENDÊNCIA DA ENTRADA DO REDUTOR

ANTES DA INTERVENÇÃO

APÓS A INTERVENÇÃO

ANTES DA INTERVENÇÃO CHEGOU A UMA AMPLITUDE DE 9,255 mm/s, APÓS A TROCA FOI PARA 1,182 mm/s

ANTES DA INTERVENÇÃO CHEGOU A UMA AMPLITUDE DE 26,37 mm/s, APÓS A TROCA FOI PARA 3,908 mm/s

FOTOS Durante a peritagem do redutor na oficina central, confirmamos o diagnóstico quando encontramos o rolamento de entrada do redutor avariado e desgaste no engrenamento Z5, como pode ser visto nas fotos abaixo.

DESGASTE EXCESSIVO NOS DENTES DA ENGRENAGEM Z5.

ROLAMENTO DE ENTRADA DO REDUTOR, COM A GAIOLA PARTIDA E A PISTA INTERNA COM ESCAMAMENTO EM TODA A SUA CIRCUNFERÊNCIA

Caso Prรกtico

Avaria no rolamento do motor LA

OBJETIVO

Temos por objetivo mostrar neste relatório as informações sobre a avaria diagnosticada pela Equipe de Manutenção Preditiva no rolamento do motor de acionamento da TR-10, utilizando a técnica de coleta e análise de dados de vibração; relatando os sintomas, espectros e gráficos de tendência; a situação atual do equipamento e recomendações solicitadas e realizadas.

FOTOS DOS ROLAMENTOS

ROLAMENTO 6312 ZZ Deficiência de Lubrificação

ROLAMENTO 6212 ZZ

ANÁLISE DOS ESPECTRO ESTC - CO RREIA TRANSPO RTADORA T R10 T R10 -P2H MOT O R L A HORIZ ONT AL PKV 1.2 Max Amp 1.11

RMS Accel eratio n in G-s

0.9

0.6

0.3

Após a intervenção 0 27-mai -04 11:20:43

Antes da intervenção 11-mai -04 09:43:51 0

20000

40000

60000

F req u en cy i n CPM

Conforme pode ser visto no espectro em cascata, após a intervenção não apresenta frequências com características de defeito.

GRÁFICO DE TENDÊNCIA ANTES DA INTERVENÇÃO

APÓS A INTERVENÇÃO

COMENTÁRIOS

- Após a troca do motor, coletamos dados de vibração para reavaliarmos o conjunto; após análise de vibração dos dados coletados, verificamos que o conjunto apresenta sintoma de desalinhamento no acoplamento e no cubo do redutor.

Análise de Falha

Caso Prático de Quebra do Redutor Não diagnosticado pela análise de vibração devido a amplitude característica de desbalanceamento residual sobrepor as freqüências características de avaria no rolamento, sendo assim, foi realizado um estudo de análise de falha para determinar o sintoma da avaria.

1)OBJETIVO: Este relatório tem foco na seguinte premissa: Avaliação da quebra ocorrida no redutor para se chegar na causa fundamental e conseqüentemente resultar em um plano de ação de melhorias, se necessário.

2)OCORRÊNCIA: Em 10/04/04 , o redutor travou quebrando o rolamento do eixo intermediário.

3)DADOS LEVANTADOS: -

Histórico do Redutor

-

Histórico e Gráfico de vibração

-

Levantamento de resultante das cargas atuantes (durante a desmontagem)

-

Registro por fotos da peças danificadas

HISTÓRICO REDUTOR: Equipamento= Transportador de Correia AB01A Subconjunto= Redutor 0154 Modelo= 13AKSS Fabricante= PHB Vida Prevista= ???

-Ultima manutenção - 28/10/98, foi reformado na oficina central - trocou Z3, Z4, Z5 e Z6, todos os rolamentos e retentores, o mesmo foi para o almoxarifado dia 17/01/00.

-O redutor entrou em operação dia 10/08/2000 - foi retirado dia 10/04/2004 Horas trabalhadas estimadas = 15840 horas

LEVANTAMENTO DE DADOS DURANTE DESMONTAGEM

Os dados levantados nos Elementos de Máquina se faz necessário para identificar as forças atuantes. *Rolamento quebrado 6318, sem gaiola e elementos girantes; *Avanço da fadiga na gaiola e pista externa no rolamento 6318; *Rolamento NU312 com folga no assentamento e marcas de carga irregular nos rolos; *Marcas acentuadas de desgastes nas faces laterais dos rolamentos de entrada; *Desalinhamento e desgaste acentuado nas engrenagens da 2º redução; *Arruela trava da porca de ajuste dos rolamentos do eixo de entrada, quebrada;

LEVANTAMENTO DE DADOS DURANTE DESMONTAGEM

*Lubrificação insuficiente no rolamento falhado 6318; *Obstrução do furo de lubrificação de um dos lados do rolamento 6318; *Marcas de falta de ajuste em outras caixas de rolamentos (apresentando nódoa ou ferrugem); *Vestígios de deteriorização do óleo com perda dos aditivos detergente ; *Desgaste normal nos rolamentos do outros pontos; *Tampa do rolamento 6318 trincada com vestígio de corrosão; *Marca no eixo de entrada no assentamento dos rolamentos; *Rolamento montado com trava química

VISTA MACRO DA FALHA Rolamento falhado

Conseqüência secundária: Perda das engrenagens da 2ª redução por desalinhamento. *A conseqüência relacionada com produção;etc...

primária está a perda de

ANÁLISE DAS FORÇAS ATUANTES saída Marca da reação de carga no lado externo da pista externa do rolamento

Pelo princípio de transmissão do par cônico, a resultante de carga no rolamento 6318 está a aproximadamente 45 graus da linha central.

DEPURAÇÃO DOS DADOS EVOLUÇÃO DO DESGASTE NA PISTA EXTERNA E ELEMENTOS Ponto de atrito da pista interna na externa,após a quebra do rolamento

Desgaste dos elementos rolante e gaiola

Desgaste progressivo, indicador de fadiga por carga localizada, normal de trabalho (este ponto está localizado conforme slide anterior)que foi acelerado por deficiência de lubrificação Fratura frágil

DEPURAÇÃO DOS DADOS FALHA NO REDUTOR COM DEFICIENCIA DE LUBRIFICAÇÃO NO ROLAMENTO Ponto para lubrificação do lado de fora do rolamento obstruído em montagem (tampa fora da posição).

correto

O labirinto interno para direcionamento do óleo, torna-se vulnerável com aumento de vibração, diminuindo o Gap entre ele e a pista externa.

Corrosão na tampa em ponto que não chegou óleo.

DEPURAÇÃO DOS DADOS ACOMPANHAMENTO NO GRÁFICO DE TENDÊNCIA DE VIBRAÇÃO AB01A

24

HOMG - PILOTO 2 -R4A REDUTOR SAIDA AXIAL Trend Display of Overall Value

PK Velocity in mm/Sec

20 -- Baseline -Value: 7.487 Date: 15-jul-02 16

12 WARNING

engrenamento 8 FAULT ALERT

4

0 0

100

200

300 400 500 Days: 15-jul-02 To 12-abr-04

600

700

Date: 07-abr-04 Time: 09:11:36 Ampl: 20.33

Em Julho/02 já havia um desbalanceamento presente, que após a quebra com a troca do redutor e limpeza caiu para aproximadamente 4 mm/s. Na análise espectral já apresentava freqüência de engrenamento, ou seja a máquina vinha sofrendo com carga irregular nos elementos.

DEPURAÇÃO DOS DADOS EFEITO DA VIBRAÇÃO NO EIXO DE ENTRADA

Rolamento Nu312, folgou no eixo e caixa conseqüência da energia de desbalanceamento Arruela trava com danos provocado por carga irregular conseqüência de vibração Marcas característica de carga irregular nos rolos do NU312

Desgaste nas faces laterais de anéis de encosto e rolamento

DEPURAÇÃO DOS DADOS EFEITO DE AUSÊNCIA DE CONTROLE DE QUALIDADE

Folga na sede do rolamento no eixo com sujeira no assentamento

Presença de muita trava química no rolamento

Folga nas tampas das caixas de rolamentos

DEPURAÇÃO DOS DADOS EFEITO DA QUEBRA DA GAIOLA DO ROLAMENTO

Com a quebra da gaiola as esferas deslocaram para um só lado expulsando o eixo no sentido da força de carga

Com o desalinhamento excessivo o pinhão e coroa da 2ª redução se usinaram

DEPURAÇÃO DOS DADOS EFEITO DA PERDA DE ADITIVO DETERGENTE DO ÓLEO

Perda do aditivo detergente

Desgaste localizado em pontos indicando carga irregular por desalinhamento com pittings gerado pela deficiência do filme lubrificante

COMENTÁRIOS:

2

-Foi avaliado outros rolamentos inclusive o Fag 6318 do lado oposto do eixo da 2ª redução, onde apresentaram desgaste3normal.

-Foi analisado o relatório gerado pela automação onde as partidas antes da quebra foram em conseqüência da quebra da gaiola do rolamento onde o engrenamento ficou deficiente 1c (montando os dentes) com sobrecarga ao motor. oc

-Os dentes da 2ª e 3ª redução apresentaram Pittings de desgaste irregular no perfil dos dentes com característica de desalinhamento, isto deve-se a folga em caixas de mancal e ineficiência do óleo.

CONCLUSÃO: Quebra do redutor devido fadiga do rolamento 6318.Fadiga acelerada em função da energia de desbalanceamento e deficiência de lubrificação.

SUGESTÕES: A definir no plano de ação.

Termografia

Técnicas de Inspeção Termografia

Introdução A inspeção termográfica é uma técnica não destrutiva que utiliza os raios infravermelhos, para medir temperaturas ou observar padrões diferenciais de distribuição de temperatura, com o objetivo de propiciar informações relativas à condição operacional de um componente, equipamento ou processo.

Introdução A termografia se apresenta como uma técnica de inspeção extremamente útil, uma vez que permite: - realizar medições sem contato físico com a instalação (segurança); - verificar equipamentos em pleno funcionamento (sem interferência na produção), - inspecionar grandes superfícies em pouco tempo.

Introdução Os aplicativos desenvolvidos para a posterior análise das informações termográficas obtidas*, permitem que esses dados sejam empregados em análises preditivas.

* classificação de componentes elétricos defeituosos, avaliação da espessura de revestimentos e o cálculo de trocas térmicas.

Assim, através da técnica de termografia fica extremamente fácil a localização de pontos quentes ou frios, através da interpretação dos termogramas, que nos permitem hoje, varrer temperatura que vão de -20°C a 1500°C.

APLICAÇÕES • Elétrica = A análise consiste em detectar pontos quentes em componentes do sistema elétrico ; • Térmica = localiza as perdas de calor em equipamentos como fornos, estufas, caldeiras e linhas de vapor; • Mecânica = tem aplicações em sistemas eletromecânicos e componentes mecânicos submetidos a cargas.

Inspeção termográfica nos equipamentos rotativos

A termografia utilizada na inspeção dos revestimentos refratårios em fornos, caldeiras, autoclaves, etc

Termografia em fusĂ­veis.

Principais Benefícios: • Permite antecipar danos que possam causar elevados custos de manutenção corretiva; • A advertência de problemas em potencial permite maior segurança na estocagem de produtos; • Permite corrigir problemas que causam perda e consumo de energia; • Prolongamento da vida útil evitando queimas ou perdas desnecessárias das peças; • Aumenta a confiabilidade do sistema de trabalho, reduzindo assim os itens em almoxarifado

VĂ­deo termografia no esporte

LIMITAÇÕES • As variações na distribuição das temperaturas podem ser muito pequenas para serem detectadas; • Discrepâncias muito pequenas podem ser mascaradas, pelo "ruído de fundo", e permanecer sem detecção; • As principais organizações de normalização ainda não reconhecem a termografia como um método confiável de END para avaliação e certificação dos produtos ensaiados.

Exemplo real Durante a monitoração de análise de vibração e inspeção convencional na unidade industrial, realizada pela equipe da Engefaz no conjunto rotativo do motor M7502, foi detectada alta temperatura na parte externa, porém, os espectros coletados não identificaram a causa da anomalia. Em seguida, foi aplicada a técnica de check elétrico com fluxo magnético e espectro de corrente e novamente não foi detectada a causa.

Partiu-se, então para a terceira etapa, agora com a Inspeção Termográfica, através da qual foi possível evidenciar a anomalia e sua causa raiz.

O motor encontrava-se com uma temperatura de 115ºC em toda carcaça como ilustra o termograma abaixo:

A temperatura normal desse motor varia em torno de 65°C a 70°C, conforme o parâmetro padrão de monitoração. Com essa constatação, a equipe partiu para a análise, investigando o fenômeno e aplicando o recurso da luz estroboscópica para a filmagem da ventoinha sem a parada do equipamento. Descobriu-se então, que a ventoinha do motor estava danificada causando o sobreaquecimento.

Inspeção Termográfica Viável ou Não ?

Para contabilizar o retorno financeiro que uma inspeção termográfica pode trazer, principalmente se considerarmos a aplicação da técnica em instalações elétricas, basta analisar as seguintes questões:

Inspeção Termográfica Viável ou Não ?

- Conhecer realmente o estado dos componentes da subestação e os demais painéis da fábrica; - Dimensionar o quanto há de desperdício de energia em função de problemas de mau contato. Quanto isso custa?

- Com a aplicação sistemática da termografia na planta há como reduzir os custos de seguro patrimonial.

- Quanto custa uma hora da fábrica ou da linha de produção caso ocorra uma parada inesperada? Mão-deobra, perdas de materiais, lucro-cessante, etc...

Mancais Os limites de temperatura para de mancais variam grandemente de acordo com o tipo de mancal (rolamento ou deslizamento) e o tipo de lubrificação adotado. Em mancais de deslizamento de grande porte (laminadores, por exemplo), não só a temperatura, mas também a distribuição de temperaturas é levada em conta.

Temperaturas de trabalho

Acoplamentos Nos acoplamentos o aquecimento pode ser devido ao desalinhamento ou à falta de lubrificação. Em ambos os casos adota-se um aquecimento de 20ºC em relação ao ambiente como limite de alerta. Acima desse valor recomenda-se a verificação do mesmo.

Motores elétricos Na inspeção de motores elétricos a termografia é utilizada de modo conjugado com outras técnicas na avaliação do estado operacional desses equipamentos.

Os aquecimentos detectados com a utilização de sistemas infravermelhos são provocados por aumento da resistência elétrica (mau contato ou sobrecarga), atrito (falta de lubrificação) e vibração.

É importante ressaltar que termografia e análise de vibração são técnicas de inspeção que operam complementarmente.

Muitas vezes, o componente pode ser retirado de operação por exceder os limites de temperatura sem que tenha excedido os limites de vibração. Em outras ocasiões ocorre o contrário.

• Temperatura de 183,5°c, em cabo de comando do • rele de proteção.

Temperatura 108,8 °c, terminal do fusível do centro, na fase da esquerda 37,4 ° e na fase direita 36,1°.

Contato do fusível com temperatura de105,9°c na fase esquerda, na fase do centro 44,4°c e na fase da direita 68,2°c.

• Inspeção com finalidade de descobrir vazamentos

Inspeção a fim de detectar elemento trabalhando acima da temperatura normal

Bibliografia • http://www.nei.com.br/index.aspx • http://www.icndt.org/ • mailto:preditiva@technosupply.com.br • info@mgstecnologia.com.br • minelli@eletronuclear.gov.br - abv@icontec.com.br

Estanqueidade DEFINIÇÃO Estanqueidade significa estanque, hermético, "sem vazamento", em inglês no-leak, ou seja, é a definição dada a um produto que está isento de furos, trincas ou porosidades que possam deixar sair ou entrar parte de seu conteúdo.

Estanqueidade APLICAÇÃO Recipiente plástico, válvula, torneira, o tanque de combustível de um carro, o tanque subterrâneo do posto de gasolina etc.

Estanqueidade MÉTODOS MAIS COMUNS  Detecção de bolha com solução formadora de espuma.  Detecção por queda de pressão simples e diferencial.  Detecção por fluxo de massa.

 Detecção por gás hélio.  Detecção por som.

 Detecção por variação do volume de líquido.

Método da bolha com solução formadora de espuma  Dependendo do tamanho que apresentam e da frequência com que se formam, permitem determinar o tamanho da descontinuidade.

Método da bolha de sabão com solução formadora de espuma

Método da bolha com solução formadora de espuma  Dependendo do tamanho que apresentam e da frequência com que se formam, permitem determinar o tamanho da descontinuidade.  A determinação exata da taxa de vazamento é muito difícil.  A avaliação aproximada da taxa de vazamento, entretanto, pode ser realizada sem dificuldade.

Método da bolha com solução formadora de espuma  A principal desvantagem deste método é que não é possível realizar o teste sem que o objeto de ensaio seja molhado parcial ou completamente.  Um vazamento grande não pode empregando elevada pressão de ensaio.

ser

localizado

Método da bolha com solução formadora de espuma  Teste executado em um dos tanques de uma aeronave da Embraer

Formação de bolhas na localização de vazamento em tanques.

Detecção por fluxo de massa  Sensores de vazão mássicos de grande sensibilidade.  Capazes de detectar pequenos fluxos da ordem de 0,2 cm3/min.  Teste bem mais rápido que os testes por queda de

pressão.

Detecção por gás hélio  Situações de alta sensibilidade. (molécula de hélio pequena).  “Cheirado”de hélio.  Sistemas mais sofisticados trabalham em condição de

vácuo.  Alto custo para implementar e manter.

Detecção por gás hélio

Equipamento Helitest – detector de vazamento de gás rastreador.

Esquema do método de ensaio com detecto de vazamento de hélio

Detecção de vazamento por som  O átomo gera ondas de som em frequências altas ao passar por um pequeno orifício.  Transdutores detectam a presença de vazamento.  A dificuldade em quantificar o vazamento.

Detecção por variação do volume de líquido  Grandes reservatórios tais como tanques de postos e distribuidores de combustível, tanques industriais etc.  Teste pneumático. (Medida indireta da coluna de líquido).  Magneto restrição.

Estanqueidade por queda de pressão  Baseia-se na alteração da pressão interna do produto em teste, num período de tempo determinado.  Variação pode ser medida por um sensor simples ou um sensor diferencial.  Um produto estanque é aquele que permite a manutenção da um determinado fluido em seu interior sem apresentar um vazamento para o meio externo.  O nível de “estanqueidade” desejado depende da aplicação do produto.  Teoricamente, não se pode falar em estanqueidade absoluta, pois não dispomos de métodos para verificar esta condição.

Estanqueidade por queda de pressão  O que se faz na prática é definir um limite máximo aceitável para o vazamento que não prejudica o desempenho do produto.  Por exemplo, 0,001 cm³/min para a tubulação de avião.  O fluido utilizado no teste de estanqueidade, muitas vezes, por questão de praticidade ou segurança, não é aquele utilizado pelo produto.

Estanqueidade por queda de press達o

Esquema do teste de queda de press達o.

Teste de Estanqueidade utilizando o Sistema MOD485 da E²pro

Teste de Estanqueidade utilizando o Sistema MOD485 da E²pro

CORRENTES PARASITAS DEFINIÇÃO Corrente induzida por um campo magnético gerado por uma bobina alimentada por corrente alternada.

CORRENTES PARASITAS Praticamente as "bobinas" de teste tem a forma de canetas ou sensores que passadas por sobre o material detectam trincas ou descontinuidades superficiais, ou ainda, podem ter a forma de circular, oval ou quadrada por onde passa o material. Neste caso detectam-se descontinuidades ou ainda as características físico-químicas da amostra.

CORRENTES PARASITAS

CORRENTES PARASITAS Aplicação  Metais ferromagnéticos e não ferromagnéticos.  produtos siderúrgicos (tubos, barras e arames).  auto-peças (parafusos, eixos, comandos, barras de direção, terminais, discos e panelas de freio).

 trincas de fadiga e corrosão em componentes de estruturas aeronáuticas e em tubos instalados em trocadores de calor, caldeiras e similares.

CORRENTES PARASITAS A presença de descontinuidades superficiais e subsuperficiais (trincas, dobras ou inclusões), assim como mudanças nas características físico-químicas ou da estrutura do material (composição química, granulação, dureza, profundidade de camada endurecida, tempera, etc.) alteram o fluxo das correntes parasitas, possibilitando a sua detecção.

CORRENTES PARASITAS É um método limpo e rápido de ensaios não destrutivos, mas requer tecnologia e prática na realização e interpretação dos resultados. Tem baixo custo operacional e possibilita automatização a altas velocidades de inspeção.

CORRENTES PARASITAS

Nenhum END deve ser considerado o mais sensível ou o mais completo, pois as limitações e as vantagens fazem com que a aplicação de cada ensaio seja objeto de análise e estudo da viabilidade de sua utilização, em conjunto com os Códigos e Normas de fabricação.

PETROBRÁS, 2008. Prova de Técnico de Inspeção – Mecânica e Metalurgia. Questão 110 Os ensaios não-destrutivos podem ser usados para detectar falhas em produtos acabados e semi-acabados, sem deixar marcas ou sinais que possam inutilizar a peça ou o corpo de prova. Relativamente a esse assunto, julgue o item a seguir.

110 O ensaio por líquidos penetrantes, aplicável somente em peças de aço, permite detectar trincas existentes tanto na superfície como no interior das peças.

ERRADO

Prova de Técnico de Manutenção I – 2005 - Caldeiraria Prova 23 - Questão 35 (prova 29 Mecânica turbomáquinas) 35 O ensaio não destrutivo que só pode ser utilizado para a detecção de trincas superficiais é denominado: (A) líquidos penetrantes.

(B) partículas magnéticas.

(C) ultra-som.

(D) radiográfico.

(E) tinido.

Resposta: A

Prova de Técnico de Manutenção I – 2005 - Caldeiraria Prova 23 - Questão 36 36 Para a detecção de trincas em uma peça de alumínio NÃO pode ser utilizado o ensaio não destrutivo denominado: (A) líquidos penetrantes.

(B) partículas magnéticas.

(C) ultra-som.

(D) radiográfico.

(E) tinido.

Resposta: E

TÉCNICO(A) DE MANUTENÇÃO MECÂNICA – 2010. Prova 39 - Questão 35

JÚNIOR

35 Qual das seguintes descontinuidades vem a ser detectada por meio do ensaio de partículas magnéticas?

(A) Bolhas internas de gás em peças de ferro fundido.

(B) Defeitos internos em peças de alumínio fundido.

(C) Tensões residuais em uma solda em aço carbono.

(D) Trincas subsuperficiais em peças de aço carbono.

(E) Trincas superficiais em peças de alumínio.

Resposta: D

TÉCNICO(A) DE INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS E INSTALAÇÕES I - MECÂNICA E METALURGIA – 2005.

Prova 18 - Questão 66 66 Um violonista, ao tocar em um recital, consegue que a corda do seu violão vibre com a freqüência de 680 Hz em determinada nota musical. Sabendo-se que a velocidade escalar de propagação da onda sonora gerada é de 340 m/s, o comprimento desta onda, em cm, é: (A) 50 (B) 90 (C) 170 (D) 340 (E) 500

Resposta: A

TÉCNICO(A) DE INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS E INSTALAÇÕES I - MECÂNICA E METALURGIA – 2005.

Prova 18 - Questão 48 48 Uma onda ultra-sônica, gerada por um transdutor de onda longitudinal, propagou-se ao longo da espessura e normal à superfície de uma chapa de aço (de comprimento C, largura L e espessura E) homogênea e sem descontinuidades detectáveis com ultra-som.

Sendo t o tempo entre dois ecos consecutivos dessa onda, que tempo ela levou para percorrer a espessura da chapa?

(A) 2t (B) t (C) t/2 (D) t/4 (E) t/8

Resposta: C

TÉCNICO(A) DE INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS E INSTALAÇÕES I – 2004.

Um dos ensaios não-destrutivos mais utilizados para a verificação da sanidade das soldas de tubulações é o método da radiografia industrial. Com relação a esse método, julgue os itens subsequentes.

147. A radiografia industrial usa o mesmo princípio da radiografia clínica, isto é, a solda a ser ensaiada deve ser colocada entre a fonte emissora de radiação e o filme radiográfico. C 148. Uma parte dos raios emitidos pela fonte é absorvida pela solda e a outra atravessa-a, sensibilizando o filme e produzindo nele uma imagem da solda ensaiada. C 149. A revelação do filme produz uma chapa radiográfica para ser analisada e interpretada por um técnico especializado. C 150. Na gamagrafia, utilizam-se apenas dois isótopos artificiais — o irídio-192 e o túlio-170. E

PETROBRÁS, 2008. Prova de Técnico de Inspeção – Mecânica e Metalurgia.

Uma importante técnica de inspeção de equipamentos, conhecida como termometria, consiste em medir a temperatura de dispositivos para detectar possível funcionamento inadequado. A termografia é particularmente útil nessa técnica, pois não requer contato físico e permite a localização rápida de dispositivos defeituosos. A termografia é embasada no fato de a quantidade de energia irradiada por um objeto ser proporcional a T 4, em que T é a temperatura absoluta do objeto. Essa forte dependência da temperatura faz com que, por exemplo, a quantidade de energia irradiada por um objeto a 70 ºC seja 44% maior que a do mesmo objeto a 40 ºC. Assim, é possível determinar a temperatura em cada ponto de um ambiente mapeando-se a intensidade da radiação emitida pelos elementos que o compõem. A maioria dos sensores termográficos detecta radiações térmicas com comprimentos de onda na faixa de 1 µm a 14 µm. A figura a seguir ilustra uma imagem termográfica de um painel elétrico em que se pode notar, pela escala apresentada, a alta temperatura em que se encontra um dos quatro fusíveis mostrados e a sua linha de alimentação de energia associada.

PETROBRÁS, 2008. Prova de Técnico de Inspeção – Mecânica e Metalurgia.

PETROBRÁS, 2008. Prova de Técnico de Inspeção – Mecânica e Metalurgia.

A respeito das informações acima e considerando a velocidade da luz igual a 3 × 108 m/s, julgue os itens de 69 a 77.

69 Considerando que as linhas I, II, III e IV indicadas alimentem 4 sistemas iguais, supostamente sem falhas de funcionamento, então é provável que a linha II apresente, no trecho mostrado, maior resistência elétrica que as outras linhas, pois é a que mostra maior dissipação de energia por efeito Joule. C 70 Se um aparelho celular opera com ondas eletromagnéticas de 1 GHz (109 Hz), então, durante um único ciclo da onda transmitida por esse celular, a radiação térmica detectada por um sensor termográfico oscilará mais de um milhão de vezes.

E 71 As regiões escuras da figura demonstram que a radiação emitida pelo painel elétrico forma um padrão de interferência destrutiva nessas regiões. E

PETROBRÁS, 2008. Prova de Técnico de Inspeção – Mecânica e Metalurgia.

A respeito das informações acima e considerando a velocidade da luz igual a 3 × 108 m/s, julgue os itens de 69 a 77.

72 O problema mostrado na figura pode não ser de natureza elétrica. Como a condução do calor é proporcional à área de contato, é possível que a alta temperatura da linha de alimentação II deva-se à redução da área de contato térmico, que pode ser causada por folga nos parafusos de fixação. C 73 Caso o quadro de força que alimenta o painel elétrico mostrado, inicialmente frio, seja ligado em certo instante, é correto afirmar que o tempo que o sistema leva para atingir a temperatura observada na figura independe da capacidade térmica do sistema quadro-fusível. E 74 Na termografia, a intensidade da radiação emitida funciona como uma escala termométrica, assim como a tensão em um termopar ou a altura da coluna de mercúrio em um termômetro simples, cujo movimento é causado pela dilatação volumétrica do mercúrio. C

PETROBRÁS, 2008. Prova de Técnico de Inspeção – Mecânica e Metalurgia.

A respeito das informações acima e considerando a velocidade da luz igual a 3 × 108 m/s, julgue os itens de 69 a 77.

75 Telescópio e antena parabólica são dois exemplos de que tanto a luz como uma onda de rádio podem ser focalizadas por meio de lentes ou espelhos. Entretanto, os mesmos princípios não podem ser aplicados à radiação térmica, a qual, por ser difusa, não pode ser focalizada para a criação de imagens. E 76 Caso não haja problema com o painel elétrico mostrado, então a linha II possuirá, certamente, tensão mais elevada que as demais. E

PETROBRÁS, 2008. Prova de Técnico de Inspeção – Mecânica e Metalurgia.

A respeito das informações acima e considerando a velocidade da luz igual a 3 × 108 m/s, julgue os itens de 69 a 77.

77 Caso o painel elétrico esteja conectado a um sistema resistivo e seja alimentado com corrente contínua, como mostrado na figura abaixo, nesse caso, a corrente medida pelo amperímetro A dependerá do valor das tensões V1, V2,V3 e V4, medidas nos pontos indicados.

PETROBRÁS, 2010. TÉCNICO(A) DE INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS E INSTALAÇÕES JÚNIOR. Prova 33.

43 O ensaio não destrutivo que permite o acompanhamento da evolução das descontinuidades durante a aplicação de tensões às quais uma estrutura estará sujeita é o ensaio por (A) análise de vibração.

(B) emissão acústica.

(C) líquido penetrante.

(D) partícula magnética.

(E) radiografia industrial.

Resposta: B

PETROBRÁS, 2011. TÉCNICO(A) DE INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS E INSTALAÇÕES JÚNIOR. Prova 33.

45 Os ensaios radiográficos e por ultrassom são métodos de ensaios não destrutivos.

Em relação a esses métodos, sabe-se que o(a)

(A) ensaio de ultrassom só pode ser utilizado para materiais metálicos.

(B) funcionamento do equipamento de raios X independe do suprimento de energia elétrica.

(C) ensaio de raios X permite a análise de espessuras maiores do que o ensaio por raios Gama, pois a penetração dos raios X é maior.

(D) ensaio de ultrassom pelo método de reflexão permite a determinação da profundidade em que se encontra o defeito.

(E) maior parte da energia é liberada na forma de calor no processo de geração de raios Gama, sendo necessário um sistema de refrigeração.

Resposta: D

PETROBRÁS, 2010. TÉCNICO(A) DE INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS E INSTALAÇÕES JÚNIOR. Prova 27.

40 Um inspetor de ultrassom, ao inspecionar uma junta soldada pelo processo de solda por ponto, colocando o transdutor sobre o ponto de solda, caso a peça esteja soldada corretamente, deve encontrar como resultado o ecograma apresentado na Figura 1.

Caso o inspetor encontre como resultado do ensaio o ecograma da Figura 2, a junta soldada apresenta o(s) seguinte(s) defeito(s): (A) união em uma área menor e zona de fusão com espessura menor.

(B) união em uma área menor.

(C) zona de fusão com espessura menor.

(D) zona de fusão com espessura maior.

Resposta: B (E) ausência total de união.

PETROBRÁS, 2010. TÉCNICO(A) DE INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS E INSTALAÇÕES JÚNIOR. Prova 27.

40 Um inspetor de ultrassom, ao inspecionar uma junta soldada pelo processo de solda por ponto, colocando o transdutor sobre o ponto de solda, caso a peça esteja soldada corretamente, deve encontrar como resultado o ecograma apresentado na Figura 1.

Caso o inspetor encontre como resultado do ensaio o ecograma da Figura 2, a junta soldada apresenta o(s) seguinte(s) defeito(s): (A) união em uma área menor e zona de fusão com espessura menor.

(B) união em uma área menor.

(C) zona de fusão com espessura menor.

(D) zona de fusão com espessura maior.

Resposta: B (E) ausência total de união.

PETROBRÁS, 2011. TÉCNICO(A) DE INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS E INSTALAÇÕES JÚNIOR. Prova 27.

45 Os ensaios radiográficos e por ultrassom são métodos de ensaios não destrutivos.

Em relação a esses métodos, sabe-se que o(a) (A) ensaio de ultrassom só pode ser utilizado para materiais metálicos.

(B) funcionamento do equipamento de raios X independe do suprimento de energia elétrica.

(C) ensaio de raios X permite a análise de espessuras maiores do que o ensaio por raios Gama, pois a penetração dos raios X é maior.

(D) ensaio de ultrassom pelo método de reflexão permite a determinação da profundidade em que se encontra o defeito.

(E) maior parte da energia é liberada na forma de calor no processo de geração de raios Gama, sendo necessário um sistema de refrigeração.

Resposta: D

Referências • Associação Brasileira de Ensaios não destrutivos, disponível em http://www.abende.org.br/index.php?w=1366&h=768, acesso em 09/04/2010.

• Ultrasons-Ciência-Viva "O Som na Nossa Vida“, disponível em, http://www.youtube.com/watch?v=7TvXPBvIt8c&feature=related, acesso emm 15/04/2010.