Specializarea : Evaluarea Calitații Materialelor ș i a Produselor [604460]

Universitatea Politehnica din Bucureș ti
Facultatea de Inginerie ș i Managementul Sistemelor Tehnologice
Specializarea : Evaluarea Calitații Materialelor ș i a Produselor

LUCRARE DE DISERTAȚ IE

INSPECȚIA TERMOGRAFICĂ A INSTALAȚIILOR Ș I
ECHIPAMENTELOR ELEC TRICE

Coordonator ș tintific,
Conf. Dr. Ing. Claudia BORDA
Masterand: [anonimizat]

– București, 2018 –

2
CUPRINS

Partea A – Aspecte generale

Capitolul 1. Introducere

1.1. Definiț ii, Noțiuni, Terminologii, ……… ………………………………………….. 3
1.2. Standarde, Legislație , Norme … …………………………………………………… 7

Capitolul 2. Avantaje, Dezavantaje și Domenii de aplicabilitate
2.1. Avantaje ……… …………………………………………………………………… 9
2.2. Dezavantaje ……………………………………………………………………….. 8
2.3. Domenii de utiliza re și aplicabilitate ……………………………………………… 8

Capitolul 3. Evaluarea nedistructivă a sistemelor prin termografiere în infraroșu
3.1. Notiuni generale …………………………… ……………………………………. 9
3.2. Spectrul electromagnetic ………………………………………… ……………… 9

Capit olul 4. Sisteme, Echipamente
4.1. Sisteme de termografiere ………………………………………………………………..
4.2. Detectoare …………………………………………………………………….. 10

3

Partea B – Studiu de caz

Capitolul 5. I nspecția termografica a echipamentelor electrice

5.1. Introducere …………………………………………………………………………. 13
5.2. Avantaje ………………………………………………………………………………. 14
5.3. Studiu de caz, Defecte ………………………………………………………………… 15
5.4. Concluzii ……………………………………………………………………………. 17

Bibliografie ………………………………………………………………………………… 18

4
Capitolul 1. INTRODUCERE

1.1. DEFINIȚ II, NOȚIUNI, TERMINOLOGII

Caracterizarea unui produs prin termografiere în infraroșu se bazează pe o corelați e dintre
o emisi e a radiației termice și anumite caracteristici ale produsului . Astfel putem spune că o
supraîncăzire a unui contact elec tric normal este semnalată prin captarea radiației termice care
este emise și compararea cu emisii le de referință. În general p rezența unei discontinuități într -un
material , determină o anomalie destul de mare de distribuție a fluxului termic și implicit a
radiației emise. Punerea în evidență a anomalii lor ne furnizează informații utile privind existența
diferitelor discontinuități.

Termografiere în infraroșu este o tehnică ce permite obț inerea cu ajutorul unei aparaturi
profesionale , a imaginii termice a unei scene observate într -un domeniu spectral din infraroș u.
Examinare termografică este observare a, măsurare a și interpretare a caracteristicilor unei
scene termice cu un ajutor al unui ansamblu de aparate și instrumente denumite sistem de
termografiere.
Sistem de termografiere este un ansamblu de aparate care permit prelucrarea și
recepționarea unei imagini termice.
Conductivitate termică este o proprietate termofizică a materialelor care reprezintă
coeficientul de proporționalitate din binecunoscuta lege a lui Fourier în care ne exprimă
transferul de căldură prin conducție.
Termogramă este un rezultat al transcrierii în temperatură a uneia sau mai multor hărți
de luminanță ( luminanță este strălucirea obiectelor măsurată în cd/m2 ); imaginea codificată a
unei scene termice.
Temperatură este mărime a caracteristică a nivelului energetic al unui corp sau mediu
material. Nivelul energetic este dat de agitația moleculară a corpului sau mediului. O
semnificație intuitivă a acestei noțiuni este dată de senzația de cald și de rece.

5
Căldură este o formă de transfer energetic între două sisteme fără variația parametrilor
externi; formă de mișcare a materiei, care constă în agitația termică a atomilor fluidelor sau în
vibrația dezordonată a atomilor unui solid și c are poate produce ridicarea temperaturii; se
exprimă printr -o mărime scalară de aceeași natură cu energia mecanică, cu energia
electromagnetică etc., numită cantitate de căldură, energie termică sau energie calorică.
Corp negru este un corp perfect care a bsoarbe integral radiația termică primită fiind și cel
mai bun emițător de radiație.
Conducție termică este un proces de transfer al căldurii dintr -o regiune cu temperatură
mai ridicată către o regiune cu temperatură mai coborâtă în interiorul unui mediu sau între două
medii diferite aflate în contact fizic direct, sub influența unei diferențe de temperatură, fără o
deplasare aparentă a particulelor care alcătuiesc mediile respective. Conducția este singurul
mecanism de transfer de căldură prin corpurile s olide opace.
Radiație termică este un proces prin care căldura este transferată de la un corp cu
temperatură ridicată la un corp cu temperatură coborâtă corpurile fiind separate în spațiu.
Schimbul de căldură prin radiație se datorește naturii electromagn etice a energiei transferate sub
formă de cuante de energie. Energia transferată în acest fel este denumită căldură radiantă sau
radiație termică.
Convecție termică este un proces de transfer al căldurii prin acțiunea combinată a
conducției termice, a acu mulării de energie internă și a mișcării de amestec. Convecția este cel
mai important mecanism de schimb de căldură între o suprafață solidă și un fluid, între care
există contact direct și mișcare relativă.
Emisivitate este un număr adimensional cu valori cuprinse între 0 și 1, reprezentând
raportul dintre puterea totală de emisie a unui corp oarecare și puterea totală de emisie a corpului
negru.

6

Fig. 1. Tabel cu emisivitatea unor materiale și materii .
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandr ina Mihai)

7
Termografierea în infraroș u permite o mă surare a temperaturilor corpurilor de la o
anumita distanță fără a avea contact cu acestea ceea ce este foarte important în cazul unor
echipamente care nu pot fi oprite din procesul lor de funcționare, anu mite echipamente care nu
permit atingerea lor precum putem spune despre echipamentele electrice care sunt aflate sub o
anumită tensiune sau cel al anumitor materiale și piese care sunt la o temperatură foarte ridicată.
Aplicarea acestei metode este foarte raspandită în lume ea putând fii aplicata cu un mare success
in diverse domenii destul de importante precum putem enumera : in domeniul construcțiilor, în
domeniul electronic, in cel al instalațiilor industriale, chiar și în medicină.
Radiația infraroșie, sau energia termică radiantă invizibilă, este similară cu lumina
vizibilă, cu undele radio și cu radiația ultravioletă, de care diferă doar prin lungimea de undă.
Toate sînt forme de energie electromagnetică – energie ce se propagă în linie dreaptă, sub f ormă
de unde, cu viteza luminii și interacționează cu materia la nivel atomic și molecular.
Termografia în infraroșu este o tehnică de vizualizare a distribuției temperaturilor la
suprafața corpurilor (invizibilă cu ochiul liber) și de măsurare a valorilor acestor temperaturi în
orice punct al imaginii.Termografia face căldura "vizibilă" și măsurabilă.
Orice corp din natură aflat la o temperatură peste zero grade absolute ( -273OC) emite
energie în mod natural. Mărimea energiei radiate este legată prin legi fizice de temperatura
corpului. La temperaturile uzuale, mergînd pînă la sute de grade Celsius, energia radiantă este
concentrată în cea mai mare parte în spectrul infraroșu. Aparatele de termografie în infraroșu
măsoară această energie folosind traductoar e specializate (sensibile în gama lungimilor de undă
de 3-14 microni) și, prin algoritme de calcul adecvate, determină temperaturile corespunzătoare
din imagine.
Termografia în infraroșu permite a se vedea “invizibilul” – căldura și repartiția ei
superfici ală.
Aparatele termografice moderne “văd” temperaturi mergînd de la -40OC pînă la +1500 –
2000OC și pot decela diferențe de temperatură de numai 0,1OC.Termografia în infraroșu își
poate găsi utilizarea practică în orice domeniu în care căldura apare sau își modifică distribuția
ca urmare a unui proces chimic, fizic (mecanic, electric etc.), biologic sau de altă natură.

8
Termografia în infraroșu permite măsurarea temperaturilor de la distanță (centimetri până
la sute de metri) și fără contact direct, ceea ce e ste indispensabil, de exemplu, în cazul
echipamentelor electrice aflate sub tensiune sau în cel al pieselor sau materialelor la temperatură
ridicată sau inaccesibile.

Fig. 2. Schemă termografiere principală .
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexan drina Mihai)

Prin aceasta, este o metodă de investigare non -distructivă, pentru că nu intervine și nu
influențează în nici un fel materialul, obiectul sau procesul investigat.Este o tehnică de măsură
ultrasensibilă, putând evidenția variațiile de temperat ură de zecimi de grad, atât spațial (de la un
punct la altul în imagine), cît și temporal (regimuri tranzitorii ce au loc în intervale de timp de
ordinul secundelor până la ore și zile).Prin folosirea termografiei în infraroșu în mentenanța
instalațiilor i ndustriale, defectele incipiente pot fi depistate și corectate cu mult timp înainte de a
se manifesta prin avarieri ; astfel se reduc duratele de întrerupere a funcționării utilajelor, prin
eliminarea opririlor neplanificate și prin optimizarea planificări i reparațiilor și a operațiilor de
întreținere planificate. Aceasta are ca efect imediat reducerea cheltuielilor (economii de energie

9
electrică, economii la reparațiile mijloacelor fixe), reducerea primelor de asigurare, reducerea
duratei verificărilor și inspecțiilor periodice. De asemenea, crește gradul de utilizare a utilajelor
și se îmbunătățesc condițiile de protecție a muncii.
Cele mai multe din materialele obișnuite sînt “opace” pentru radiația infraroșie, chiar
dacă unele sunt transparente pentru l umina vizibilă (ca de exemplu sticla). De aceea, termografia
în infraroșu nu poate “vedea” în mod direct distribuția temperaturii în interiorul corpurilor, ci
doar indirect, la suprafață, în măsura în care distribuția superficială este o rezultantă a dist ribuției
de volum.

Fig. 3. Schem ă termografiere cu încalzire prin impulsuri.
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)
În domeniul metodelor termice de examinare se folosesc mai multe noțiuni:
a) Examinare termografică – observare, măsur are și interpretare a caracteristicilor unei
scene termice cu ajutorul unui ansamblu de aparate și instrumente d enumite sistem de
termografiere;
b) Sistem de termografiere – ansamblu de aparate care permite recepționarea și
prelucrarea unei imagini termice ;

10
c) Termogramă – rezultat al transcrierii în temperatură a uneia sau mai multor hărți de
luminanță; imaginea codificată a unei scene termice;
d) Căldură – formă de mișcare a materiei, care constă în agitația termică a atomilor
fluidelor sau în vibrația dezordon ată a atomilor unui solid și care produce ridicarea
temperaturii; se exprimă printr -o mărime scalară de aceeași natură cu energia
mecanică, cu energia electromagnetică etc., numită cantitate de căldură, energie
termică sau energie calorică; transfer de căl dură – formă de transfer energetic între
două sisteme făr ă variația parametrilor externi;
e) Temperatură (a unui corp) – o mărime caracteristică a nivelului energetic al acelui
corp. Nivelul energetic este dat de agitația atomică moleculară a corpului. O
semnificație intuitivă a acestei noțiuni este dată de senzați a de cald și de rece;
f) Conductivitatea termică – proprietate a materialelor; reprezintă coeficientul din legea
lui Fourier care exprimă trans ferul de căldură prin conducție;
g) Conducție termică – proces de transfer al căldurii dintr -o regiune cu temperatură mai
ridicată către o regiune cu temperatură mai coborâtă în interiorul unui mediu sau între
două medii diferite aflate în contact fizic direct, sub influența unei diferențe de
temperatură, fără o de plasare aparentă a particulelor care alcătuiesc mediile
respective. Conducția este singurul mecanism de transfer de căld ură prin corpurile
solide opace;
h) Convecția termică – proces de transfer al căldurii prin acțiunea combinată a
conducției termice, a acu mulării de energie internă și a mișcării de amestecare.
Convecția este cel mai important mecanism de schimb de căldură între o suprafață
solidă și un fluid, între care există con tact direct și mișcare relativă;
i) Radiația termică – proces prin care căldura este transferată de la un corp cu
temperatură ridicată la un corp cu temperatură coborâtă cor purile fiind separate în
spațiu;

11
j) Emisivitate (factor de emisie) un parametru adimensional, cu valori cuprinse între 0 și
1, care reprezintă raportul dintre puterea totală de emisie a unui corp oarecare și
puterea to tală de emisie a corpului negru;
k) Corp negru – un corp (ideal) care absoarbe integral radiația termică primită și este c el
mai bun emițător de radiație;
l) Corp termoradiant – sursă al cărei flux radiant es te determinat prin măsurarea
temperaturii, pe baza cunoașterii caracteristicilor sale geometrice și a proprietăților
radiative în funcție de lungimea de undă. Acest flux este obținut prin compararea cu
fluxul radiant integral descris de l egea lui Planck;
m) Câmp termic – totalitatea valori lor temperaturii într -un spațiu;
n) Contrast termic – raportul dintre semiamplitudinea variațiilor spațiale ale fluxului
radiant și va loarea medie a fluxului radiant;
o) Imagine termică – repartiția structurată, codificată adese ori prin culori sau nuanțe de
gri, a datelor reprezentative ale radiației infraroșii ca re provin de la o scenă termică;
p) Profil termic – repartiție structurată, monodimensională, a datelor reprezentative ale
radiației infraroșii care provine de la o scenă termică;
q) Răspuns spectral – răspunsul unei aparaturi de termografiere în infraroșu la o excitație
produsă de o radiație electromagnetică de luminanță constantă, pentru diverse lungi mi
de undă ale acestei radiații;

12

Fig. 4. Unități de măsură pentru tempe ratură în corespondență
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)

1.2 STANDARDE, LEGISLAȚ IE, NORME

Sistemul termografic în infraroșu inclusiv elementele constitutive, vor satisface cerințele
standardelor în vigoare (IEC și EN, unele fiin d preluate ca standarde românești). Elementele
sistemului termografic trebuie să provină de la anu miți producători care au un sistem de
asigurare a calității conform SR EN ISO 9001:2008 – Sisteme de management a calității.
Cerințe. Certificat de organisme recunoscute pe plan mondial. Principalele componente care sunt
utilizate la realizarea fiecărui lelement al sistemului termografic vor fi însoțite de buletine de
încercări de tip, certificate de conformitate, etc.

SR 13340 – 1996 Examinari nedistructive. Termografiere în infraroșu. Vocabular;
STAS 2849/1 – 86 Iluminat. Radiație optică. Emisie, propagare și mărimi caracteristice
generale. Terminologie;

13
STAS 2849/6 86 Iluminat. Mărimi energetice, fotometrice. Terminologie. Standardul
Romanesc SR 13340 – 1996 este o traducere a normei franceze A 09 -400-1987,
republicată cu mici mofificări în anul 1991;
A 09 -400 –1991 – Essais non destructifs.Thermo graphie infrarouge. Vocabulaire;
A 09 -420 –1991 – Essais non destructifs.Thermogr.infrarouge. Vocab ular relati f a la
character de l’appareillage;
E 168 –1999 Standard practices for general techniques of infrared quantitative analysis ;
ASTM E 1149 –1987 Standard definitions of terms relating to NDT by infrared
thermography;
ASTM E 1316 –1992 Terminology for nondestru ctive examination;
ASTM E 1213 –1992 Standard test method for min.resolvable temp.differe nce for
thermal imaging systems;
ASTM E 1543 –1993 Standard test method for noise equivalent temp.differ ence of
thermal imaging systems;
ASTM E 168 –1999 Standard prac tices for general techniques of infrared quantitative
analysis;
ASTM C 1060 –1997 Standard practice for thermographic inspection of insulation
installations in envel ope cavities of frame buildings;
ASTM C 1153 –1997 Standard practice for location of wet in sulation in roof ing
syst.using infrared imaging;
ASTM E 1186 –1998 Standard practice for air -leakage site detection in buiding
envelope s and air retarder systems;
ASTM E 1862 –1997 Standard test methods for measuring and compensating for
reflected temperat ure usi ng infrared imaging radiometers;

14
ASTM E 1897 –1997 Standard test methods for measuring and compensating for
transmittance of an attenuating medium usi ng infrared imaging radiometers;
ASTM E 1933 –1999 Standard test methods for measuring and compensa ting for
emissivity usi ng infrared imaging radiometers;
ASTM E 1934 –1999 Standard guide for examining electrical and mechanical equipment
with infrared thermogr;
ASTM D 4788 –1997 Standard test methods for detecting delamination in bridg e decks
using infr ared thermogr;
ASTM D 5518 –1994 Standard guide for acquisition of file aerial photography and
imagery for establishing historic site -use and surficial conditions.

Capitolul 2. AVANTAJE, DEZAVANTAJE ȘI DOMENII DE APLICABILITATE

2.1. AVANTAJE:
Printre av antajele examinarii metodei prin termografiere cu infrarosu sunt urmatoarele:
a) imaginile care sunt înregistrate pot fi analizate cu un anumit tip de program care este
dedicat;
b) este posibilă descoperirea mai timpurie e defectelor;
c) permite o masurare a temper aturii de la o anumita distanță (centrimetrii până la sute
de metrii) și fara contact direct;
d) nu radiaza ;
e) amprenta termică care este obținută se poate analiza și vizualiza;
f) reduce la minim risc ul de producere de incendii;

15
g) identifică pierderile de caldură ș i eventuale defecte de izolare;
h) reduce pierderile de energie;
i) detectarea zonelor cu risc ridic at de formare a mucegaiului;
j) este o metodă fără contact și ne invazivă;
k) datele culese sunt foarte usor de stocat de exemplu de folosit un stick de memorie și
de prelucrat folosind și calculatorul sau laptopul;
l) securitatea personalului de inspecție este garantată în comparaț ie cu alte metode
radiografice;
m) se poate examina o suprafață destul de mare la o aceeași evaluare.

2.2. DEZAVANTAJE:

a) preț foarte mare al echipamentelor;
b) utilizarea termografiei la instalațiile electrice pot avea erori in timpul colectării
datelor;
c) colectarea datelor de la sursele electronice necesită o atenție sporită ;
d) calificare superioară a personalului operator.

2.3 DOMEN II DE UTILIZARE ȘI APLICABILITATE

Domeniile în care este aplicată medoda nedistructivă prin termografiere cu infrarosu sunt:
a) în sudare;

16
b) în industria chimica și petrochimică;
c) în domeniul construcțiilor precum la verificarea etanșietății clădirilor și de ev itare a
unor infiltrații, la identificarea punților termice, la testarea instalațiilor de îincalzire și
de ventilație, la vizualizarea modului de lucru a unor instalații termice și a traseelor
care le parcurg prin pereși sau prin pardoseală, etc;
d) în medici nă la detectarea diverselor tumori, diagnosticarea diverselor afectiuni, etc.
e) în industria sticlăriei la verificarea cuptoarelor;
f) la detectarea focarelor la incendiile de paduri;
g) în electronica ca de exemplu la verificarea circuitelor integrate și a unor componente
electronice in functiune , identificarea surselor de condens, depistarea unor zone de
supraâncălzire a circuitelor ;
h) în domeniul electric și mecanic la identificarea și prevenirea unor blocaje la elemente
ale subansamblelor rotative de tip rulmenți , axe și transmisii, etc;
i) la paza frontierelor de stat, etc.

Capitolul 3 . EVALUAREA NEDISTRUCTIVĂ A SISTEMELOR PRIN
TERMOGRAFIERE ÎN INFRAROȘU

3.1. Notiuni generale
Termografierea în infraroșu este una din metodele nedistructive ce permit testarea și
inspecția în scopul de a examina un mat erial sau sistem far ă al afecta în vreun fel. Comparativ cu
alte metode clasice de control nedistructiv achizi ția de date prin termografiere este mult mai
sigur ă permitând analizarea unor suprafe țe mari și de detectare a defectelor interne care sunt la o
adâncime de ordinul milimetrilor. Un alt mare avantaj la aceast ă metodă este ș i viteza foarte
mare de inspec ție, aceasta reducând foarte mult timpul de examinare. Termografierea poate fi

17
utilizată și în scopul detectarii defectelor având la baza ca fenomen fizic transferul de caldură,
deci pentru a putea vizualiza un anumit defect utilizând aceasta metoda este necesar ca materialul
sau sistemul sa fie supus unei exercitări termice sau mecanice defectul fiind vizibil sub fo rma
unor modificări a distribuției de temperatură de pe suprafata examinată . Radiația termică care
este înregistrată de sistemul termografic depinde foarte mult și de un parametru foarte important,
emisivitatea materialului este capacitatea unui material s au sistem de a emite, a absorbi sau a
reflecta energie termica , în general termografierea în infrarosu este cam de doua tipuri mai exact
activa și pasivă.
3.2. Spectrul electromagnetic
Radiația infraroșie este un tip de radiație electromagnetică ca și unde le radio, radiația
ultavioletă, razele X sau microundele. Lumina infraroșie aparține spectrului electromagnetic,
fiind invizibilă ochiului uman însă oamenii o pot simți ca și căldura. Orice cu temperatura de
peste 5 grade Kelvin ( -450 de grade Fahrenheit s au -268 de grade Celsius) emite radiație
infraroșie. Conform Agenției de Protecție a Mediului, un simplu bec convertește 10% din energia
electrică în lumina vizibilă și 90% în radiație infraroșie.
Radiația infraroșie începe la marginea vizibilă a spectrulu i, mai exact de la extremitatea
culorii roșii de la 700 nanometri (nm) până la 1mm. Această limită de lungime de undă
corespunde frecvenței cuprinse între 430 THz până la 300GHz, la limita inferioară a acestui
spectru se află porțiunea de început a microun delor.
Oricare obiect c are depașește temperatura de zero absolut (273,15⁰) are capacitatea de a
emite radiație în infrarosu. Această radiație în infraroșu coresspunde unui interval de lungime de
undă care este cuprins între 0,74 și 1000 μm [Xav2001, Mald20 01, Bal2002 ]. O anumita
suprafață emite energie la o anumită temperatură care se numește radiație spectrală și care este
definittă de legea lui Plank, energia care este eliberată sub forma de radiație este condiționata de
lungimea de undă [Mald200]

18

Fig. 5. Spectrul electromagnetic
(imagine preluată de pe internet)

Capitolul 4. SISTEME, ECHIPAMENTE

4.1. SISTEME DE TERMOGRAFIERE

Fig. 6. Sisteme de termografiere .
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)

Obiectele care sunt supuse u nei examinări pot fi clasificate după anumite caracteristici
care sunt la baza alegerii celorlalte subansamble ale unui adevărat lanț de măsurare. Factorii care

19
se definesc la un obiect examinat dintr -un anumit punct de vedere al examinării termografice îi
putem prezenta destul de sintetic ca în figura de mai jos :

Fig. 7. Factori ce definesc un obiect examinat din punct de vedere termografic
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)

Obiectul care este examinat trebuie foarte bine anal izat într -o conexiune cu mediul în
care este poziționat și bineînțeles și fundalul în care este examinat. Ceea ce putem vede
termografic nu es te pur și simplu o imagine termică simplă și este o imagine a unei scene termice
în care este amplasat respectivul obiect.

20
Metodele de termografiere sunt împartite în două categori și anume : pasive atunci când
sistemul de examinare nu include o anumită sursă proprie de caldură; și active atunci când
sistemul de examinare include una sau mai multe surse proprii de că ldură.
Fiecare corp din acest univers emite sau primeste o radiație termică de la oricare alt corp
dacă are o temperatură mai mare de 0 K, din acest punct de vedere orice corp de pe acest pământ
sau și din cosmos este o sursă de radiație infraroșie. În do meniul termografiei, prin noțiunea de
sursă de căldură se poate înțelege ori un obiect sau un ansamblu de obiecte care au o temperatură
mai mare decât cea a mediului ambiant ori o altă sursă de căldură.
Sistemele optice care sunt folosite separat pentru o deviere a radiației pentru o focalizare
sau cele care sunt înglobate în blocul de detectare pot fi analizate și caracterizate ca oricare
sistem optic după anumite legi clasice ale opticii geometrice. Materialele care sunt folosite cel
mai des pentru sist emele optice sunt printre altele fluorură de magneziu, seleniură de zinc, sticle
speciale pe bază de aluminat de calciu, sulfuri de zinc, cristale policristaline, materiale plastice
pe bază de polietilenă, anumite metale precum aluminiu, aur, argint, cupru , etc…
Dintr -un anumit punct de vedere mai exact din punct de vedere optic, radiația infrarosu
este în principal condusă de aceleași legi ca și radiația electromagnetică din domeniul vizibil
adicș lumina.
Utilizatorii acestor sisteme de teledetecție în infrarosu trebuie să cunoasca obligatoriu
principiile de bază ale opticii pentru a putea să înțeleagă mai bine limitele care sunt impuse de
partea optică a sistemului respectiv. Principalele diferențe dintre optica radiației infraroșu și
optica radiației vizibile sunt determinate de proprietățile materialelor și efectele care sunt
produse prin intersecția undă -material, domeniul de lungimi de undă al radiației infraroșii care
sunt situate la valori foarte mari. În domeniul vizibil obiectele în general sun t văzute pe baza
energiei care este reflectată, emisia proprie în acest domeniu de utilizare este foarte scăzută, în
domeniul infraroșu obiectele sunt văzute în general datorită emisiei proprii și foarte puțin pe baza
reflexiei. Puterea care este transmisă de sistemele optice este mult mai mică în domeniul
infraroșu decât în domeniul vizibil sau ultraviolet.

21
Sistemele optice folosite separat pentru devierea radiației, pentru focalizare (oglinzi, lentile)
sau cele care sunt înglobate în blocul de detectare p ot fi analizate și caracterizate ca orice sistem
optic, după legile clasice opticii geometrice. Materialele cel mai frecvent folosite pentru
sistemele optice sunt: sticle speciale pe bază de aluminat de calciu, fluorură de magneziu, sulfură
de zinc, seleni ură de zinc etc., cristale mono – sau policristaline, dielectrice sau semiconductoare
din halogenuri, materiale plastice pe bază de polietilenă sau polimetaacrilat și metale (aluminiu,
argint, aur, cupru etc.). Din punct de vedere optic, radiația IR este guvernată în principal de
aceleași legi ca și radiația electromagnetică din domeniul vizibil, lumina.

4.2. DETECTOARE

Utilizatorii sistemelor de teledetecție în infraroșu trebuie să cunoască principiile de bază
ale opticii pentru a înțelege limitele imp use de partea optică a sistemului respectiv. Principalele
diferențe dintre optica radiației IR și optica radiației vizibile sunt determinate de proprietățile
materialelor și efectele produse prin interacțiunea undămaterial, domeniul de lungimi de undă al
radiației infraroșii situându -se la valori mai mari. În domeniul vizibil obiectele sunt "văzute" pe
baza energiei reflectate. Emisia proprie în acest domeniu fiind foarte scăzută. În domeniul
infraroșu, în schimb, obiectele sunt "văzute" în principal datori tă emisiei proprii și foarte puțin pe
baza reflexiei. Puterea transmisă de sistemele optice este mai mică în domeniul IR decât în
domeniul vizibil sau ultraviolet.
Detectoarele de radiație care sunt folosite în prezent pe plan mondial sunt construite
dintr-o gamă destul de largă de soluții principiale și constructive. Cele mai răspândite, din punct
de vedere principial, sunt anumite detectoarele cuantice care, pot fi grupate în mai multe
categorii precum : detectoare fotoconductoare, fotovoltaice și fotoe misive.
Detectoarele fotoconduc toare cele mai răspăndite sunt: din sulfură de plumb ( PbS),
sensibile la radiații cu λ = 1,3…3 μm, relativ lente, cu timp de răspuns de 100 μs la 300 K și 5 μs
la răcire; din telurură de cadmiu și mercur (HgCdTe), sensibil în domeniul 8…14 μm, cu timp de

22
răspuns de 1μs; din seleniură de plumb (PbSe), cu timp de răspuns 2…30 μs; din antimoniură de
indiu (InSb) răcit la 77 K, sensibil în domeniul 2…5,5 μm, cu timp de răspuns < 10μs.
Detectoare fotovoltaice (adică detectoare în care fluxul de fotoni incident crează o
modificare a unei barieri de potențial a unui joncțiuni din interiorul unui semiconductor
neomogen) la o sensibilitate egală sunt mult mai rapide decât detectoarele fotoconductoare.
Efectul fotovoltaic care este utilizat în construcția fotodiodelor, fototranzistori și pentru
detectoarele de radiații din arseniură de indiu (InAs) sau antimoniură de indiu (InSb) și telurură
de cadmiu și mercur (HgCdTe) cu timpi de răs puns de ordinul nanosecundelor.
Detectoare le fotoemisive sunt, în general, alcătuite dintr -o placă metalică dintr -un aliaj
complex de argint (Ag) și cesiu (Cs) amplasată într -un tub vidat. Placa, denumită fotocatod, este
legată la borna negativă a unei surse de curent continuu. Unele celule fotoe misive conțin un gaz
inert care are ca efect creșterea sensibilității prin ionizarea gazului. Detectoarele fotoemisive sunt
sensibile în domeniul infraroșu apropiat.
Detectoare matriceale sau multielement , denumite în mod uzual și FPA (focal plan array)
prezintă avantajul analizei unei scene termice fără mișcare mecanică. Detectoarele matriceale
sunt de tectoare care conțin cel puțin patru elemente sensibile care sunt așezate pe două rânduri și
două coloane. Cel mai mic detector matriceal are o configurația doi x doi elemente de detecție.
Această configurație este denumită în mod frecvent matrice (array). Termenul « focal plan » se
referă la poziționarea matricei detectoare în raport cu sistemul optic și anume în planul focal al
acestuia. In realitate amplasa rea matricei de elemente detectoare se face la o anumită distanță de
planul f ocal astfel încât focalizarea să se facă pe întreaga suprafață a matricei. Cele mai uzuale
detectoare matriceale folosite în prezent au 256 x 256 sau mai multe elemente sensibile, 256 de
rânduri și 256 de coloane. Camerele cu detectoare matriceale sunt mai mici, mai ușoare și mai
precise în comparație cu cele care au dispozitive de baleiere. Din acest motiv, asociat cu evoluția
spectaculoasă a informaticii, în ultimii ani s -au dezvoltat numeroase serii de camere portabile,
ajungându -se la greutăți de sub 1 kg.
Tehnica actuală permite realizarea unor detectoare cu 105 – 106 elemente pe o suprafață
mai mică de 1cm2. Semnalul video este generat de o scanare secvențială a tuturor rândurilor

23
matricei, urmată de multiplexarea fiecărui rând. Pentru detectoarele mat riceale mari (512 x 512)
sunt necesare frecvențe mai mari de 8 MHz pentru asigurarea compatibilității cu semnalul TV,
astfel încât în timpul înregistrării unui cadru să se parcurgă toate elementele sensibile ale unui
detector matriceal. In prezent, se fabr ică și camere cu detectoare unidimensionale, de exemplu,
1024 X 1. In acest caz scanarea orizontală este asigurată de sistemul electronic al detectorului, în
timp ce scanarea verticală este realizată de un sistem opto -mecanic sau prin deplasarea
produsului de examinat. Un exemplu de aplicație a acestui sistem îl constituie camerele
radiometrice de monitorizare a procesului de laminare la cald. Produsul examinat se deplasează,
în timp ce camera IR preia imagini liniare. Cele mai răspândite detectoare Schottk y sunt realizate
din PtSi, sensibile în domeniul de lungimi de undă 3 – 5 μm. Pentru benzile de lungimi de undă 8
–14 μm, 8 – 16 μm se folosesc elementele sensibile din GaSi.

Fig. 8. Schema de principiu a unui termistor si schema de principiu a unui bol ometru.
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)

24

Detectoare matriceale sau multielement , denumite în mod uzual și FPA (focal plan array)
asigură analiza unei scene termice fără mișcare mecanică. Principalul avantaj al acestor
detectoare îl constituie creșterea preciziei prin eliminarea vibrațiilor și erorilor introduse de
sistemele opto -mecanice de baleiere. O caracteristică importantă a detectoarelor matriceale este
factorul de umplere, Fu, (Fill Factor), raportul dintre suprafața activă , sensibilă la radiația
infraroșie, și suprafața totală, care include suprafața inactivă. Un detector matriceal are o
anumită suprafață A, din care numai o anumită parte A’ (A’< A) este sensibilă la radiația
infraroșie .

Fig. 9. Factorul de umplere la detectoarele matriceale.
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)
Detectoare matriceale monolitice – Tehnica monolitică constă în integrarea a două
funcții în același subtrat. Această tehnică necesită o tehnologie de fabricare mai simplă și motiv
pentru care se pot obține matrici de detecție cu un număr foarte mare de elemente. In plus,
suprapunerea circuitelor de detecție cu circuitele de citire permite creșterea raportului dintre

25
suprafața sensibilă și suprafața totală a detectorului. D etectoarele matriceale monolitice prezintă
însă dezavantajul că necesită tensiuni relativ mari care trebuie aplicate circuitelor de citire ceea
ce poate conduce la străpungerea detectoarelor. Pe de altă parte, răcirea necesară unei bune
funcționale element elor fotocapacitive poate încetini deplasarea sarcinilor și pentru a diminua
eficacitatea transferului.

Fig. 10. Element de structură al unui detector multielement.
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)

Detectoare matriceale hibride Tehnica hibridă constă în realizarea separată a circuitelor
de detecție și de citire, ceea ce permite optimizarea fiecărei funcții prin alegerea materialelor și
structurilor celor mai potrivite. Suprafața totală este de două ori mai mare decât suprafața
sensibilă. Cuplarea prin intermediul unor bile din indiu permite suprapunerea circuitelor. După
modul în care se realizează cuplajul electric dintre cele două tipuri de circuite, structurile hibride
pot fi grupate în două categorii: • dispozitive de injecți e directă, în care fotonul generator de
sarcină este transferat imediat de la detector la CCD; • dispozitive de injecție indirectă, la care
fotonul generator de sarcină este transferat prin intermediul unui etaj de adaptare, situat între
detector și CCD, e taj care permite realizarea unui pretratament al semnalului.

26
Alegerea detectoarelor – Alegerea detectorului optim este dependentă, în principal, de
obiectul examinat și de condițiile de examinare, într -o strânsă legătură cu celelalte componente
ale sistem ului de termografiere. Un element important îl constituie domeniul spectral în care
obiectul examinat emite radiație infraroșie și emisivitatea acestuia. La alegerea detectorului,
domeniul de emisie al obiectului determină, domeniul de sensibilitate al det ectorului, care trebuie
corelat cu domeniile de absorbție atmosferică. Radiația termică este detectată de elementul
sensibil al unui detector după ce a traversat un strat atmosferic, cu o grosime mai mică de un
metru, în conditii de laborator, și o grosime de la câțiva metri la câteva sute de metri, în condiții
de extrerior. Traversarea stratului de atmosferă este asociată cu o absorbție a radiației infraroșii
în anumite intervale de lungimi de undă. Benzile de lungimi de undă ale radiației infraroșii ce
sunt (lăsate) să traverseze atmosfera terestră se numesc (ferestre atmosferice). Aceste ferestre
sunt însă în mod evident dependente de structura atmosferică din momentul examinării (ploaie,
ceața, vânt, praf etc.).

Principalii factori care determină apariț ia unui zgomot termic la nivelul detectorului sunt
următorii :
a) agitația termică din interiorul detectorului;
b) existența unei radiații arbitrare parazite care provine din mediul înconjurător.
Pentru diminuarea efectelor care sunt provocate de radiația arbitr ară se folosesc anumite
filtre și ecrane speciale , pentru reducerea agitației termice din interiorul detectorului zgomotul de
material este necesară răcirea forțată.

27

Fig. 11. Schemă a unui sistem de răcire cu azot lichid .
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)

Răcirea prin efect termoelectric presupune valorificarea transferului termic bazat pe
efectul Peltier, mai exact dacă p1 și p2 sunt niște puteri termoelectrice ale celor două metale,
cantitatea de căldură care este cedată de un a dintre joncțiuni în funcție de temperatura T a
acestuia este dată de o relație precum : Q = (p1 – p2) când I este pozitiv diferența p1 – p2 este de
asemenea pozitivă rezultând astfel o absorbție de căldură în joncțiunea B și o degajare de căldură
în jon cțiunea A. Când curentul circulă în sens invers are loc o absorbție de căldură în joncțiunea
A și o degajare de căldură în joncțiunea B.

28

Fig. 12. Schemă a unui sistem de răcire bazată pe efectul Peltier
a. – absorbție de căldura în joncțiunea B; b. – absorbție de căldură în joncțiunea A .
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)

Capitolul 5. INSPECȚIA TERMOGRAFICĂ A ECHIPAMENTELOR
ELECTRICE

5.1. Introducere
Termografierea instalațiilor și tablourilor electrice, termografia în infraroșu sau analiza
termografică permite achiziția și analiza informațiilor de natură termică obținute cu ajutorul
echipamentelor de scanare în infraroșu, fără contact. În ultimii ani, aceasta a arătat aplicabilitate
în tot mai multe domenii precum: electrotehnic , energetic, cercetare & dezvoltare, medicină,
controlul calității, construcții etc. Această metodă modernă de diagnosticare este utilizată cel mai
des în industrie la verificarea instalațiilor și tablourilor electrice, oferind rezultate precise care
condu c la reducerea timpului de depistare a defectelor fără a fi nevoie de oprirea echipamentelor.

29
De multe ori, primul semn al unei funcționări necorespunzătoare este dat de o creștere a
temperaturii în zona în care este identificat defectul. Majoritatea probl emelor care apar într -o
instalație electrică sunt datorate supraîncălzirii acesteia în diferite puncte de conexiune. Aceste
creșteri de temperatură în punctele de conexiune apar din cauza oxidării contactelor care mențin
continuitatea electrică, astfel cre scând rezistența electrică a căii de curent. Acest fenomen de
supraîncălzire este foarte periculos, conducând la distrugerea termică a izolației și la posibile
surse de incendiu dacă acestea nu sunt descoperite și remediate la timp. Nedescoperirea la timp a
acestor defecte conduce la opriri neprogramate a instalațiilor electrice, ce se traduc prin costuri
suplimentare cu mentenanța corectivă, costuri cu produsele care sunt afectate de oprirea
instalației electrice, pierderi cu oprirea producției pe perioada nefuncționării instalației electrice
etc.
Prin monitorizarea traseelor de cablu pot fi identificate defecte precum:
a) Funcționarea la suprasarcină . În mod normal, circuitele electrice sunt dimensionate în
funcție de nevoiele specifice la un moment dat, dar și pentru eventuale extinderi. Așadar,
dacă în momentul extinderii este depășită sarcina recomandată pentru un traseu de cablu,
acesta se supraîncălzește și deteriorează izolația.
b) Dezechilibrul fazelor . Circuitul electric trifazat ar trebui să funcționeze în condiții
similare pentru toate cele trei faze. De exemplu, în cazul unor motoare trifazate,
încărcarea pe cele trei faze ale acestuia trebuie să fie similară, altfel trebuie să ne punem
un semn de întrebare în privința funcționării acestuia. Dacă circui tul este dezechilibrat, în
momentul scanării acestea vor avea temperaturi diferite, astfel detectând faza care are
probleme.
c) Prezența armonicilor . Curentul alternativ are tendința de a circula la suprafața
conductorului. Acest fenomen este cunoscut sub den umirea de efect pelicular și este mai
pronunțat la frecvențe înalte. Efectul pelicular este în mod normal ignorat deoarece are un
efect foarte mic la frecvența nominală de alimentare (50 Hz), dar la peste 350 Hz, adică
de la armonica de ordinul 7, efectul pelicular devine important, provocând pierderi
suplimentare și încălzire în conductoarele de alimentare.

Prin monitorizarea tablourilor electrice, pot fi identificate defecte precum:

30
a) Contacte imperfecte . Spre deosebire de funcționarea la suprasarcină, und e temperatura
circuitului este constantă pe toată lungimea acestuia, în momentul în care avem un
contact imperfect, pe imaginea în infraroșu va apărea un punct mai fierbinte care este
sursa defectului, iar pe masură ce ne depărtăm de acesta, temperatura va scădea.
b) Supraîncălzirea aparatelor de comutație . Contactele interne ale echipamentelor de
comutație se oxidează odată cu trecerea timpului. Astfel, acestea nu mai funcționează în
parametri normali (se încălzesc). Prin scanarea în infraroșu putem vedea tem peratura de
lucru a acestora, iar în funcție de aceasta se va decide dacă este necesară o intervenție
asupra lor.
Monitorizarea temperaturii sistemelor de acționare
Prin monitorizarea sistemelor de acționare, pot fi identificate defecte precum:
a) Supraîncălz irea bobinajului motorului;
b) Supraîncălzirea lagărului motorului;
c) Lipsa lubrifierii sistemelor.
5.2. Avantaje

a) Aparatura utilizată pentru scanare nu emite radiații care să afecteze operatorul sau
personalul aflat în apropiere;
b) Pentru efectuarea scanării în infraroșu nu este necesar contactul direct cu instalația aflată
sub tensiune;
c) Defectele sunt descoperite într -un timp foarte scurt și nu necesită oprirea instalației;
d) Permite analiza în timp real;
e) Scanarea poate fi făcută și asupra instalațiilor fierbinți sau aflate în locuri greu accesibile,
fără a fi afectat operatorul;
f) Scanarea poate fi repetată ori de câte ori dorește operatorul deoarece aceasta nu afectează
instalația.

31
g) Creșterea indicatorilor de siguranță în funcționare a instalațiilor de producere, transport și
distribuție a energiei electrice;
h) Creșterea siguranței în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor prin micșorarea
întreruperilor care nu sunt planificate;
i) O durată destul de redusă de amortizare a investiției prin identificarea unor po tențiale
defecte care nu se evidențiază decât la avarii, datele furnizate de firmele care oferă astfel
de servicii menționează coeficienții de revenire a investiției în programe de mentenanță
utilizând termografia în infraroșu, situații în intervalul 500 … 1100 %;
j) Reducerea substanțială a costurilor de mentenanță datorită diminuării timpilor de revizie
care sunt planificați prin detectarea și localizarea defectelor în stare recipientă.

5.3. Studiu de caz la un producător de material de construcție , Defect e

Termografierea instalațiilor electrice la un producător de materiale de construcție
În urma solicitării venite din partea unui client din industria producătoare de materiale de
construcție, am realizat o serie de scanări cu camera de termoviziune pe ta blourile generale de
distribuție a energiei electrice și s -au descoperit câteva puncte critice unde este necesară o
intervenție urgentă pentru remedierea situației și evitarea unui defect sau accident.
Defect la tabloul general de distribuție
 Locul inspecț iei: Tablou general de distribuție
 Echipament inspectat: Circuit TF 20 + iluminat TB
 Locul defectului: Papuc conexiune cablu faza S
 Temperatura măsurată: 272,3 ˚C
 Temperatura de referință: 30,1 ˚C
 Supratemperatura reală: 242,2 ˚C
 Supratemperatura admisă: 3 0 ˚C
 Curent de sarcină: 10,89 A
 Curent de sarcină maxim: 59 A

32
 Tipul intervenției: imediat

După cum se observă, papucul de conexiune de la ieșirea din MPR -ul fazei S are o temperatură
de 273,3 °C. Acest lucru indică un contact imperfect datorat oxidării co ntactului care menține
continuitatea electrică, ce conduce la creșterea rezistenței electrice a căii de curent și la generarea
de căldură. Acest fenomen de supraîncălzire este foarte periculos deoarece conduce la
distrugerea termică a izolației și la posib ile surse de incediu dacă acestea nu sunt descoperite și
remediate la timp.
Defect la transformator
 Locul inspecției: Transformator 1
 Echipament inspectat: Circuit alimentare generală Trafo 1
 Locul defectului: Papuc conexiune cablu faza S și T
 Temperatura măsurată: 106,7 ˚C
 Temperatura de referință: 65,7 ˚C
 Supratemperatura reală: 41,0 ˚C
 Supratemperatura admisă: 30 ˚C
 Curent de sarcină: 362,56 A
 Curent de sarcină maxim: 610 A
 Tipul intervenției: imediat

După cum se observă, papucii de conexiune între bare le și conductoarele de alimentare de
pe faza S și T au o temperatură de aproximativ 106 °C. Fiind vorba de barele de alimentare pe
partea de joasă tensiune a transformatorului, defectarea poate conduce la întreruperea alimentării
cu energie electrică a înt regii fabrici producând pierderi foarte mari.
Defect la circuitul de alimentare
 Locul inspecției: Circuit TF4
 Echipament inspectat: Circuit alimentare faza R
 Locul defectului: Papuc sertizare cablu faza R

33
 Temperatura măsurată: 137,7 ˚C
 Temperatura de refer ință: 46,5 ˚C
 Supratemperatura reală: 91,2 ˚C
 Supratemperatura admisă: 30 ˚C
 Curent de sarcină: 191,35 A
 Curent de sarcină maxim: 259 A
 Tipul intervenției: imediat

Defect la circuitul de alimentare
 Locul inspecției: Circuit TF5
 Echipament inspectat: Circu it alimentare faza S
 Locul defectului: Șurub intrare suport MPR
 Temperatura măsurată: 132,8 ˚C
 Temperatura de referință: 46,5 ˚C
 Supratemperatura reală: 86,3 ˚C
 Supratemperatura admisă: 30 ˚C
 Curent de sarcină: 191,35 A
 Curent de sarcină maxim: 259 A
 Tipul intervenției: imediat

Defect la circuitul de alimentare
 Locul inspecției: Circu it TF10
 Echipament inspectat: Circuit alimentare faza S
 Locul defectului: Șurub intrare suport MPR
 Temperatura măsurată: 148,3 ˚C
 Temperatura de referință: 42,2 ˚C
 Supratemperatura reală: 106,1 ˚C
 Supratemperatura admisă: 30 ˚C

34
 Curent de sarcină: 251,35 A
 Curent de sarcină maxim: 500 A
 Tipul intervenției: imediat

Majoritatea defectelor identificate au legătură cu elemente de conexiune care au contacte
imperfecte, dar sunt ușor de remediat. Prin eliminarea acestor defecte se reduc pierderile de
energie elec trică (prin conversie în energie termică) și, totodată, prin mentenanță preventivă se
elimină posibilitatea apariției altor surse de defecțiuni.

5.4. Studiu de caz în Laborator acreditat IR
Aparatele electrice au un foarte larg domeniu de utilizare atât î n instalațiile energetice și
industrial cât și pentrul uzul caznic. Temperatura unui aparat electric este în general determinate
de temperature mediului ambient la care se adaugă creșterea de temperatură datorită încălzirii
aparatului electric prin effect electrocaloric, ca urmare a căldurii degajate în aparat temperaturile
diferitelor parti ale acestuia cresc până la temperaturile limită. Pentru a se garanta o funcționare
foarte bună și de o cât mai de lungă durată a aparatelor electrice sub aspectul solic itărilor
termice, standardele impugn anumite limite maxime admise pentru temperaturile de regim
staționar.
În general verificarea supratemperaturii limită admisă se va efectua asupra căilor de
current, contactelor și izolației electrice.
Inspectarea termog rafică a instalațiilor electrice se poate realize pe tot parcursul anului
fiind un mare avantaj, atunci când condițiile meteorologice o permit și se comport în mai multe
etape ca de exemplu efectuarea măsurătorilor, prelucrarea completă a rezultatelor, pr ogramarea
măsurătorilor. Este un element destul de important de organizare și de creștere a eficienței
activității de inspectare a instalațiilor, fiind necesar pentru executants pentru pregătirea
echipamentului și echipei de operare, dar mai ales benefici arului măsurătorilor respective care în
acest fel poate pregătii programul de manevre care sunt necesare unei verificări în totalitate a
echipamentului care în mod obișnuit sunt deconectate fiind în rezervă.
Efectuarea măsurătorilor se desfăsoară în genera l în mai multe etape precum:

35
a) Configurarea, pregătirea și setarea pentru măsurătorile instalației de termoviziune;
b) Inspecția instalațiilor electrice;
c) Depistarea defectelor;
d) Măsurarea temperaturii în punctele supraîncălzite;
e) Înregistrarea imaginii termice;
f) Fotografierea în spectrul vizibil a echipamentelor , etc.
Instalația pentru termografiere activă care există în laborator este alcătuită din
următoarele :
a) Camera ThermaCam PM 350, un radiometru cu detector de tip rețea focală plană
din silicat de platină, cu ajutorul căruia se obțin imagini mai exact punct cu punct, fără o
descompunere mecanică a imaginii obiectului. Informațiile respective pot fi înregistrate pe
cartele magnetice sau vizualizate direct pe un ecran pentru o analiză în timp real. Detectorul es te
răcit cu un microsistem integrat care funcționează pe principiul Stirling (un fel de pompă de
heliu);

Fig. 13. Tabel cu c aracteristici ale camerei de vederi în infraroșu ThermaCAM PM350
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)

36

Fig. 14. Cameră de luat vederi în infraroșu ThermaCAM PM350
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)

b) Camera SC 640 este prevăzută cu un detector matriceal alcătuit dintr -un ansamblu
de elemente sensibile fără system de răcire care prezintă sensibilitate în domeniul spectral care
este cuprins între 7,5 și 13 µm, a treia fereastră atmosferică . Detectorul matriceal care este
denumit în mod usual și FPA (focal plan array) prezintă avantajul analizei unei scene termice
fără mișcare mecanică ceea ce asigură creșterea preciziei prin eliminarea vibrațiilor și erorilor
implicate de sistem ele opto – mecanice de baleiere ;

37

Fig. 15. Cameră de luat vederi în infraroșu ThermaCAM SC64 0 FLIR
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)

38

Fig. 16. Tabel cu c aracteristici ale camerei de vederi în infraroșu ThermaCAM PM350
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)

c) Sistemul de încălzire cu blitzuri de radiații infraroșii de 1500 KJ care sunt
amplasate pe o parte și alta a cam erei de luat vederi, astfel încât probele așezate pe suportul
mobil al mesei de fixare și poziționare să fie încălzite cât mai unifo rm;
d) Sursă de current continuu pentru alimentarea servomotoarelor de pe masa de
poziționare;
e) Sursă de current cu o putere car e este reglabilă pentru alimentarea puterii blitz –
urilor de radiație infrarosie;
f) O masă de fixare și de poziționare cu posibilități de deplasare după trei axe de
coordinate, mișcările sunt asigurate de două servomotoare acționate prin comenzi din calculato r
prin intermediul unui soft dedicate;

39
g) Support pentru cameră care asigură o poziționare a camerei în raport cu proba
examinată și cu sistemul de încălzire.

Elementele de comandă ale camerei ThermaCAM PM 350 sunt aranjate astfel:

Intrerupătorul de alimen tare pune în funcțiune camera și permite operatorului care o
manevrează să aleagă din trei condiții: ON – care funcționează cu toată capacitatea; STANDBY –
sistemul de răcire funcționează, partea video nu; OFF – închis; PLAYBACK – sistemul de răcire
care nu funcționează, dar partea video funcționează ;
Vizorul (Viewfinder/Screen) sau ecranul (vizorul poate fi înlocuit cu un mini -ecran cu
cristale lichide, existent în trusa aparatului) este folosit de către un operator pentru vizarea,
focalizarea și vizualiza rea imaginilor în timp real și, de asemenea, a celor î nregistrate pentru
analiza post -înregistrare. Panoul de informații, vizibil în vizor sau pe ecran, oferă informații
privind condiț iile de formare a imaginii;
Cursorul/Selector are patru taste care permi t operatorului să deplaseze cursorul de -a
lungul meniurilor din Setup și să schimbe paleta de culori, să poziț ioneze indicatorul să
definească parametrii, dar bineânțeles în funcție de modul de operare al camerei.
Tastatura permite utilizatorului să operez e sistemul ThermaCAM, să schimbe modul de
operare, accesul la caracteristici, în timp ce camera funcționează.
Freeze (F) și Store (S ) sunt două butoane de comandă care sunt amplasate în spatele
mânerului camerei pentru a obține și un stop -cadru ( F) sau pe ntru a stoca ( S) imaginea dorită pe
cartela PCMCIA.
Butonul – interval temperaturi cu pozițiile Center Swich sau Span Swich.
Center Switch permite deplasarea domeniului de temperatura care este afișat ca pe un întreg, în
sus sau în jos, de -a lungul interv alului curent de măsurători (RNG1, RNG2 etc.).
Span Switch determină subdomeniul de măsurare a temperaturii din cadrul intervalului
mare (RANGE) ales și afișat.

40
5.5. Exemple de supraîncalzire la instalațiile electrice

Fig. 1 7. Imagine în infraroșu la un videoproiector pus în funcțiune după aproximativ o o ră.

În toate instalațiile electrice există diverse conexiuni mecanice pentru a asigura o
continuitate electrică a circuitelor sau unor dispositive associate, exemplele de astfel de
conexiuni pot fi contacte, cleme, borne ale unui echipament de protective. Multe dintre aceste
conexiuni sunt destul de vizibile iar altele nu sunt, ne referim in general la anumite contacte
interne ale unui întrerupător, releu, sau contactor.
Indiferent de accesibilitatea lor o anumită funcție comună a acestor conexiuni trebui e să
fie continuitatea electrică. Conexiunile pot fi compromise printr -o slăbire, coroziune sau rupere

41
care poate împiedica circulația fluxului de current prin acel circuit sau poate devenii mai
concentrate în anumite zone conductoare cu o rezistență foart e crescută, rezultând astfel anumite
puncte destul de fierbinți.
Printre altele putem da mai multe exemple de poze în infraroșu facute personal îin
laborator și astfel putem vedea punctele fierbinți ale instalațiilor electrice.

Fig. 1 8. Imagine în inf raroșu la un alimentator de current la un laptop după aproximativ o
oră de funcționare.

42

Fig. 1 9. Imagine în infraroșu la un triplu stecher cu întrerupător care nu este pus încă în
funcțiune.

43

Fig. 20. Imagine în real și infraroșu la aparate de aer condiționat din curtea laboratorului.
În imaginile de mai sus se poate vedea foarte clar deosebirea dintre un aparat de
aer condiționat care nu este pus în funcțiune și un aparat care este pus in funcțiune.

44

Fig. 2 1. Imagine în real și în infrar oșu la un tablou electric din incinta Laboratorului.

45

Fig. 2 2. Imagine în real și în infraroșu la un corp de neon dublu din incinta Laboratorului.

46

Fig. 23. Imagine în real și în infraroșu la un corp de ventilator pus în funcțiune.

47

Fig. 24. Imagine în real și în infraroșu la un transformator pus în funcțiune la aproximativ
două ore.

48

Fig. 2 5. Model raport de examinare prin termografiere în infraroșu.
(Imagine preluată Curs – Prof. Dr. Ing. Alexandrina Mihai)

49
5.6. Observații și c oncluzi i

Termografierea instalațiilor și tablourilor electrice, termografia în infraroșu sau analiza
termografică reprezintă un instrument foarte puternic, cu care pot fi detectate foarte ușor
problemele de natură termică apărute într -o instalație electrică sau într-un tablou electric. Așadar,
descoperirea la timp a problemelor apărute în instalațiile sau tablourile elctrice reduce timpul și
costul cu mentenanța.
Termografierea tablourilor electrice de exemplu este o misiune destul de grea datorită
faptului că ex istă diferente de încărcare pentru fiecare circuit în parte. În funcție de nevoile de
consum din momentul respective unele circuite pot fi destul de reci datorită lipsei sarcinii pe
când altele pot fi destul de calde. Înainte de a efectua o termografiere î n infraroșu a unui tablou
electric trebuie mai întâi să ne asigurăm că toate circuitele electrice sunt în sarcina dar și de
faptul că unele aparate au ca și regim normal de funcționare o temperature destul de ridicată.
Detectorul de radiație este partea cea mai important a unui system de termografiere, astfel
încât alegerea coresta este destul de esential ă pentru o anumită examinare, alegerea detectorului
neces ar în niște condiții în care pe piață e4xistă foarte multe soluții necesită în general mult timp
și uneori o concentrare destul de mare pentru depășirea confuziei induse de o publicitate agresivă
care de cele mai multe ori se exagerează în ceea ce privește calitățile unui instrument. Nu există
un anumit tip de detector care poate fi ideal motiv pentru care există numeroase tipuri de
detectoare, unele soluții tehnice sunt considerate la un moment destul de depășite dintr -un anumit
punct de vedere al nivelului ethnic care sunt adeseori reluate după un timp și îmbunătățite cu alte
soluții, un exemplu foarte bun în acest sens sunt bolometrele ca re sunt intrate la un moment într –
un con de umbră din punct de v edere ethnic , ele fiind reevaluate în present și relansate pe piața
echipamentelor de termografiere sub forma detectoarelor matriciale din rețelele de
microbolometre.
Putem spune și de camerele fără răcire care au o arie de răspândire destul de mare pentru
aplicațiile special care necesită viteză mare selecția spectral foarte bună și o sensibilitate foarte

50
înaltă sunt necesare camera cu detectoare fotonice pe bază PtSi, GaAs, InSb, HgCdTe cu system
de răcire de tip Stirling sau prin effect thermoelectric Peltier.
Un sistem de termoviziune care este ajustat destul de corect poate furniza categoric
suficiente informații imagistice despre un obiect ce urmează a fi măsurat, astfel încât să se poată
efectua o identificare destul de rapidă și destul de precisă a punctelor supraîncălzite care pot
reprezenta potențial mai mare de defectare, făra întreruperea procesului tehnologic. Imaginile
care sunt înregistrate pot fi analizate cu un program dedicate ce permite examinarea unor
suprafețe destul de mari dar și de ordinal micronilor acolo unde este cazul într -un timp destul de
scurt.
Există posibilitatea pentru descoperirea destul de timpurie a defectelor aprecierea la o
adevărată valoare a gradului lor de risc precum și o planificare din timp a unor reparații la care se
poate obține în acest mod o descreștere a ratei de de defectare precum și o siguranță mult mai
mare în exploatare.
În general pentru ca imaginea termică să fie cât mai apropiată de realitate ea trebuie în
mod obligatoriu să conțină următoarele:
a) Suprafața obiectului care este măsurat trebuie de asemenea să fie lipsită de alte
surse de interferențe termice sau optice;
b) Trebuie utilizată o lentil care este corespunzătoare aplicației respective;
c) Caracteristicile obiectului care este măsurat trebuie să fie cunoscute pentru ca
trăsăturile termice să p oată fii identificate correct;
d) Emisivitatea și compensarea temperaturii care este reflectate trebuie să fie setate
ndestul de correct la camera de termoviziune;
e) Poziția din care se face masurătoarea trebuie neapărat schimbată pentru a se putea
identifica d acă cumva a existat vreo reflexive dat fiind faptul că uneori pot varia
din anumite unghiuri ;
f) În general trebuie păstrată o distanță de măsurare cât mai mică;
g) Condițiile ambientale trebuiesc evaluate destul de bine apoi înregistrate astfel
țncât să se tină cont de ele în analiza ulterioară a imaginii termice;
h) Dacă scala temperaturilor este manual reglată, gradientul de temperatură și de
culoare al imaginii termice poate fii ulterior îmbunătățit.

51

BIBLIOGRAFIE:

https://ro.wikipedia.org/wiki/Infr aroșu
Cursuri clasă – Prof. Dr. Alexandrina Mihai
https://ro.wikipedia.org/wiki/Radiație_electromagnetică
https://ro.wikipedia.org/wiki/Lungime_de_undă