Termografia infravermelho

Termografia é uma técnica não destrutiva que permite o registro e a medição da radiação infravermelho emitida pelos objetos, sem contato físico com os mesmos. O registro da variação de temperatura é realizado por câmeras termográficas, que transformam a radiação térmica emitida pelo objeto em imagem térmica ou termograma (onde cada cor representa uma temperatura), conforme pode ser visto na Figura 28.

Figura 28 - (a) Câmera termográfica VariCAM HD inspect 900; (b) termograma ilustrando problemas de isolamento térmico na região da porta (regiões mais frias na cor azul, conforme legenda)

(a) (b)

O princípio da termografia infravermelho baseia-se no fenômeno físico em que qualquer corpo, em uma temperatura acima do zero absoluto (-273,15°C ou 0°K), emite radiação térmica.

A termografia infravermelho pode ser usada para diversas aplicações, como na medicina, no auxílio ao diagnóstico de doenças, na indústria, para análise de máquinas e componentes, na construção civil, para a detecção de vazamentos. Na conservação do patrimônio histórico, pode ser usada como instrumento de identificação de anomalias e auxílio ao diagnóstico de patologias, de identificação de elementos estruturais ocultos, localização de dutos e tubulações, de análise das condições de conservação e detecção de problemas causados pela deterioração de materiais, pela infiltração, presença de umidade, etc. (CORTIZO, 2007). Alguns exemplos de imagens termográficas em edificações podem ser vistos na Figura 29.

Figura 29 - Exemplos de imagens termográficas em edificações: (a) identificação das tubulações de aquecimento no piso; (b) zonas de infiltração (mais escuras); (c) localização de elementos estruturais ocultos no

forro e áreas com menor isolamento térmico (mais escuras)

(a) (b) (c)

Fonte: (a) www.thermalimaging.ie; (b) www.kootenayinfrared.ca; (c) www.esltd.co.uk. Acesso em: 8 maio 2014.

A termografia pode ser usada como apoio à realização de projetos de reforma/restauração de edificações, permitindo identificar e comparar áreas antes e após a intervenção, conforme mostra a Figura 30.

Figura 30 - Termogramas de uma edificação antes e após a restauração

A termografia pode ser classificada do ponto de vista de estimulo térmico em ativa e passiva. Na técnica passiva, nenhum estímulo24 (artificial) é necessário, uma vez que existe diferença de temperatura entre o objeto de interesse e o ambiente. Na termografia ativa, há o emprego de estímulo térmico antes da captura das imagens, que pode ser tanto o aquecimento ou o resfriamento de determinados materiais para gerar fluxo de calor e gradiente térmico necessário. Segundo Santos (2010), o tipo de estímulo térmico a ser utilizado depende das características do objeto a ser estudado e do tipo de informação requerida.

Nas edificações, predominam-se os levantamentos com uso da termografia passiva, pela dificuldade de excitação térmica artificial, e por não apresentar qualquer risco às mesmas, especialmente às históricas25 (CORTIZO, 2007).

Segundo Dutesco (2006, p. 24), apesar de muitas vantagens na inspeção de objetos e edificações, a termografia é muito sensível às condições ambientais, como variações térmicas durante a aquisição dos dados. Não apresenta bons resultados em superfícies altamente reflexivas e tem limitações na inspeção de camadas mais profundas dos materiais. 2.3.13 Georradar

O Georradar ou radar de penetração no solo (Ground Penetrating Radar - GPR) é método geofísico, não destrutivo, que visa capturar informações das estruturas internas dos objetos (paredes, pisos, camadas sob o solo, etc.), utilizando para isso, ondas eletromagnéticas na faixa da radiofrequência.

O sistema GPR é composto basicamente por uma unidade de controle e por duas antenas, uma transmissora e uma receptora26, dispostas na superfície do objeto de estudo. A antena transmissora emite pulsos de ondas27 fixas sobre o objeto, que podem penetrar diversos materiais (naturais ou artificiais). Quando uma onda atinge um trecho do objeto com

24

Sendo possível a presença do estímulo da energia solar, que é uma fonte natural de calor.

25

Uma carga térmica adicional pode acelerar o processo patológico de uma edificação histórica (CORTIZO, 2007).

26

Em sistemas mais compactos, essas unidades estão reunidas em um único equipamento.

27

Dependendo da finalidade, do tipo de objeto e da profundidade desejada de levantamento, as ondas podem ser de alta frequência, para uma melhor resolução das informações (mas menor profundidade), ou de baixa frequencia, permitindo a aquisição de dados em camadas de maior profundidade, mas com menor precisão das informações. É muito comum, a utilização de frequencias variadas em um mesmo levantamento, visando um "equilibrio" entre profundidade e precisão.

diferentes propriedades elétricas, a antena receptora detecta essas variações e as registra no sinal de retorno (FIDLER, 2007). Os sinais recebidos são visualizados na unidade de controle, simultaneamente, na medida em que o equipamento se movimenta na área de interesse.

Os dados do GPR são apresentados na forma de radargramas, que registram seções do trecho investigado. Cada posição de medida em superfície contempla um traço, o qual representa o registro das amplitudes dos sinais captados a partir da emissão de um único pulso por parte do Georradar, associadas ao período compreendido entre sua transmissão e captação. Conhecendo-se as velocidades de propagação da onda no meio, pode-se obter, a partir dos tempos das ondas refletidas identificados no radargrama, a profundidade de cada interface prospectada (ALVES, 2011).

O georradar apresenta aplicações em diversas áreas, como indústria de mineração, geotecnia e estudos ambientais, aplicações militares, construção civil, Arqueologia e patrimônio arquitetônico (BARRACA, 2013). A Figura 31 ilustra um tipo de GPR usado para inspeção de uma via, e exemplos de produtos gerados, desde radargramas (visualizados em tempo real durante a aquisição) até modelos processados para visualização de informações tridimensionais levantadas.

Figura 31 - (a) Equipamento GPR (UtilityScan da GSSI) na inspeção de uma estrada; (b) exemplo de radargrama; (c) modelo processado com informações tridimensionais da área levantada

(a) (b) (c)

Fonte: Disponível em: <http://www.geophysical.com/Documentation/Brochures/GSSI-UtilityScanBrochure.pdf>. Acesso em: 9 mai. 2014.

Outro exemplo de equipamento GPR mais compacto pode ser visto na Figura 32, específico para inspeção em lajes, paredes, localização de tubulações, verificação das estruturas de concreto, etc.

Figura 32 - (a) Equipamento GPR (StructureScan™ Mini da GSSI) na inspeção de uma laje; (b) radargrama visualizado em tempo real; (c) dado processado para melhor visualização das informações da laje (semelhante

a um raio x)

(a) (b) (c)

Fonte: Disponível em: <http://www.geophysical.com/structurescanmini.htm#nogo>. Acesso em: 9 mai. 2014.

O GPR vem sendo usado, cada vez mais, para o estudo das superfícies ocultas das edificações, para análise estrutural ou como forma de obtenção de informações que subsidiarão as intervenções posteriores. Uma forma interessante de visualização dos dados levantados por GPR em uma parede pode ser vista na Figura 33, onde é possível verificar dois tipos de alvenarias (separados por uma linha vermelha), bem como a presença de um pilar (à direita). Os dados de GPR foram processados e apresentados na forma de "Time Slices", que representa um corte efetuado no objeto capturado a uma determinada profundidade, de acordo com o valor de tempo especificado pelo operador.

Figura 33 - Exemplo de "Time Slice" de uma parede, mostrando diferentes tipos de alvenaria

Fonte: Barraca (2013, p. 54).

2.3.14 Radiografia (por raios X e gama)

Os raios X e gama são formas de radiação eletromagnética de alta frequência e pequeno comprimento de onda, que permitem atravessar corpos opacos como, concreto, metal, madeira e tubulação.

A radiografia é um tipo de ensaio não destrutivo que se baseia na absorção diferenciada da radiação (por raios X ou gama28) penetrante no objeto inspecionado. Essa variação de absorção depende da espessura e densidade do material em pontos específicos, permitindo registrar descontinuidades, alterações ou diferentes materiais constituintes do objeto. As regiões mais claras representam elementos de maior densidade.

Esse método permite detectar uma série de características no interior dos objetos, como porosidade, vazios, inclusões, materiais metálicos, instalações, presença de fendas, ataques biológicos ou outras patologias, sobre a forma de registros radiográficos bidimensionais. A realização do ensaio radiográfico necessita de uma fonte de radiação (raios X ou gama), de um objeto e de um meio de registro. Dependendo da tecnologia utilizada, a imagem pode ser registrada em filme radiográfico, visualizada em monitores ou televisores, ou detectada e monitorada eletronicamente através do equipamento (CARVALHO, 2010).

Alguns exemplos de aplicação da radiografia podem ser vistos nas Figuras 34 e 35, associadas às áreas de construção civil, indústria e artes, respectivamente.

Figura 34 - (a) Filme radiográfico ilustrando o interior de estrutura de concreto; (b) radiografia computadorizada com o registro de uma tubulação com isolamento

Fonte: (a) adaptado de Breysse (2012); (b) Aquino (2009).

28

A radiografia que utiliza raios gama é conhecida como gamagrafia. Tem uso mais frequente na área industrial e construção civil. Segundo Aquino (2009), os equipamentos para gamagrafia são mais simples, com menores dimensões e custo, se comparado aos de raios X. Além disso, pode ser utilizada em locais remotos e sem uso de energia elétrica.

aço

vazio concreto

Figura 35 - (a) Fotografia da obra de Giovanni da Milano29; (b) raio X da pintura ilustrando diferentes camadas de pintura e características dos traços

Fonte: Gilardoni, Orsini e Taccani (1977).

Apesar de ser um método que permite fornecer resultados com grande precisão30 e para uma gama de aplicações (medicina, área industrial31, construção civil, patrimônio cultural, etc.), é importante citar algumas de suas desvantagens e/ou limitações:

 a radiação representa perigo à saúde humana, o que requer cuidados especiais de radioproteção e isolamento da área de risco;

 custo elevado, se for necessária inspeção de largas áreas, especialmente com raios X;  necessidade de acesso às duas faces do objeto, uma vez que a técnica baseia-se na

transmissão de raios;

 limitação na profundidade de inspeção32;

 pequenas áreas podem ser inspecionadas por vez, devido a limitação do meio de registro.

Além dessas, a radiografia apresenta limitações para detecção de características (como trincas) orientadas a determinados ângulos em relação ao eixo do feixe de radiação, uma vez que os registros radiográficos são bidimensionais. No entanto, o uso de registros realizados de diferentes posições podem ser usados para determinação da localização tridimensional mais precisa dos objetos.

29

Obra "The Redeemer", século XIV.

30

Segundo Kumar (2013) a sensibilidade dos raios X é aproximadamente 2% da espessura do material.

31

A gamagrafia é muito utilizada em refinarias e plantas petroquímicas para avaliações de integridade de tubulações.

32

Segundo Breysse (2012), o limite de profundidade de inspeção com uso de raios gama é de 60 cm e dos raios X é de 120 cm.

De todas as limitações, a periculosidade do método e o alto custo para inspeção em largas áreas são os fatores que mais restringem sua utilização, sendo aplicada em situações específicas, quando outros métodos não são eficazes.