Apostila de inspeção Visual

Iluminação e Inspeção Visual

1 - Introdução

A inspeção visual foi provavelmente o primeiro ensaio não destrutivo usado pelo homem, mas continua sendo o mais usado, por o mais barato, e geralmente precede qualquer outro ensaio. A sua principal vantagem é fornecer dados quantitativos (além das informações qualitativas) mais facilmente que os outros END’s. Alguns testes são baseados nas leis da ótica geométrica e outros fazem uso das propriedades ondulatórias da luz. Este ensaio tem sido usado principalmente para a inspeção de: • Superfícies expostas ou acessíveis de materiais opacos e equipamentos parciais ou

totalmente montados e objetos acabados e; • Interior de objetos transparentes ou translúcidos, como o vidro, quartzo, alguns plásticos,

além de líquidos e gases para determinação do tamanho, forma cor, acabamento, refletividade, presença de descontinuidades superficiais grosseiras e funcionalidade, usando a visão a olho nu ou com o auxílio de instrumentos simples como lupas e gabaritos ou sofisticados aparelhos como interferômetros e microscópios.

Assim, a inspeção visual exige definição clara e precisa de critérios de aceitação e

rejeição do produto que está sendo inspecionado. Requer ainda inspetores treinados e especializados, para cada tipo ou família de produtos. Um inspetor visual de chapas laminadas não poderá inspecionar peças fundidas e vice-versa, sem prévio treinamento. 2 - Noções de descontinuidades e defeitos

É importante que fiquem claros, no início desse nosso estudo, os conceitos de descontinuidade e defeito de peças. Esses termos são muito comuns na área de ensaios não destrutivos. Para entendê-los, vejamos um exemplo simples: um copo de vidro com pequenas bolhas de ar no interior de sua parede, formadas devido a imperfeições no processo de fabricação, pode ser utilizado sem prejuízo para o usuário. Essas imperfeições são classificadas como descontinuidades. Mas, caso essas mesmas bolhas aflorassem à superfície do copo, de modo a permitir a passagem do líquido do interior para a parte externa, elas seriam classificadas como defeitos, pois impediriam o uso do copo. Figura 1 – Exemplo de descontinuidade e defeito

Curso de Inspetor de Equipamentos 1


De modo geral, nos deparamos na indústria com inúmeras variáveis de processo que podem gerar imperfeições nos produtos. Essas imperfeições devem ser classificadas como descontinuidades ou defeitos. Os responsáveis por essa atividade são os projetistas profissionais, que por meio de cálculos de engenharia selecionam os componentes de um produto que impliquem segurança e apresentem o desempenho esperado pelo cliente. 3 – Fundamentos

A visão humana envolve uma série de fatores tais como a percepção de luz, forma, cor, profundidade e distância. A percepção da forma é possível porque a luz vinda de um objeto é focalizada no olho e uma imagem é formada. Esta imagem visual é afetada pelo sistema de lentes do olho da mesma forma como é afetada pelas lentes de outros sistemas óticos, como uma câmara fotográfica, alterando o foco. A íris funciona como um diafragma e controla a quantidade de luz que é admitida e a retina é o elemento sensível no qual a imagem é formada. O ajuste de foco é obtido pela variação na espessura e curvatura do cristalino, processo chamado de acomodação, conseguido pela ação de pequenos músculos associados às lentes.

No olho normal, objetos situados a distâncias acima de 5 m são facilmente localizados na retina pela relaxação dos músculos de acomodação. Problemas de acomodação precisam ser corrigidos por lentes. Num hipermetrope, por exemplo, há necessidade de uso de lentes convexas. Já os míopes precisam usar lentes côncavas, mais espessas nas bordas que no centro, para enxergar bem objetos distantes.

A visão binocular é que permite a percepção de distância com precisão, ou seja, a visão estereoscópica, que faz com que a imagem de objetos próximos vista por cada olho seja ligeiramente diferente, dando assim a percepção de profundidade.

A percepção de luz pela retina e pelos receptores do nervo ótico é bastante complexa e envolve diversas estruturas e processos fotoquímicos, para que a informação seja levada ao cérebro. Estes aspectos não serão aprofundados aqui. Cada cor possui três características físicas importantes: tom, pureza e brilho. O tom é aquela característica que normalmente dá nome às cores, como azul ou vermelho, associado ao comprimento de onda da radiação. O olho humano é capaz de distinguir cerca de sete milhões de cores

distintas, com comprimento de onda entre cerca de 3900 e 7200 o

A (1o

A = 10-10 m ou 10-4 µm), mas somente algumas poucas são normalmente referidas, como violeta, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho. A luz contendo apenas uma estreita faixa de comprimentos de onda é chamada de luz monocromática.

A saturação normalmente é quantificada em porcentagem e expressa a quantidade de luz de certo comprimento de onda, como quando se mistura, por exemplo, tinta azul com diferentes quantidades de tinta branca.

O brilho indica intensidade da radiação, isto é, a quantidade de energia luminosa. O contraste de brilho um dos fatores mais importantes da visão. O brilho de uma superfície refletora colorida depende de seu fator de reflexão e da quantidade de luz incidente. Brilho excessivo causa uma sensação incômoda, referida como clarão, que interfere na capacidade de visão clara, observação crítica e julgamento. O clarão pode ser evitado pelo uso de luz polarizada.

Como dito anteriormente, a visão humana é capaz de perceber todas as cores do

espectro solar, com comprimentos de onda entre 3900 e 7200 o

A , que é apenas uma fração mínima do espectro eletromagnético, como mostra a figura 1.



Figura 2 – Espectro eletromagnético. Entretanto, a resposta do olho humano varia consideravelmente com o comprimento de

onda, estando o máximo de resposta ao brilho na faixa de 5500 a 5600 o

A , que é a faixa da luz do dia. A acuidade e a sensibilidade ao contraste diminuem rapidamente quando o nível de iluminação diminui e a fadiga visual cresce quando o nível aumenta, quando ocorrem clarões e quando a intensidade de iluminação é muito baixa ou está fora da faixa de 4700 a

6100 o

A . A avaliação crítica das cores e variações destas é um dos princípios básicos em

quase todos os tipos de inspeção visual. Corrosão e oxidação de metais e ligas ou deterioração de materiais orgânicos geralmente estão associados com variações de cores. Por exemplo, variações mínimas da cor da superfície de carne fresca, não perceptíveis ao olho humano, podem ser percebidas por dispositivos fotoelétricos e usados no controle de qualidade de carnes, antes de seu embalamento ou consumo.

Outro aspecto importante é que a visão varia de pessoa para pessoa em termos de velocidade, acuracidade e segurança da visão, bem como aspectos psicológicos e emocionais podem alterar sensação visual e julgamento de um mesmo observador.



4 – Ensaio visual: principal ferramenta

A principal ferramenta do ensaio visual são os olhos, importantes órgãos do corpo humano.

O olho é considerado um órgão pouco preciso. A visão varia em cada um de nós, e mostra-se mais variável ainda quando se comparam observações visuais num grupo de pessoas. Para minimizar essas variáveis, devem-se padronizar fatores como a luminosidade, à distância ou o ângulo em que é feita a observação.

A ilusão de ótica é outro problema na execução dos ensaios visuais. Para eliminar esse problema, nos ensaios visuais, devemos utilizar instrumentos que permitam dimensionar as descontinuidades, por exemplo, uma escala graduada (régua).

A inspeção visual a olho nu é afetada pela distância entre o olho do observador e o objeto examinado. A distância recomendada para inspeção situa-se em torno de 25 cm: abaixo desta medida, começam a ocorrer distorções na visualização do objeto.

Existem outros fatores que podem influenciar na detecção de descontinuidades no ensaio visual.

• Limpeza da superfície A análise para necessidade de limpeza ou não, deve ser criteriosa, pois se a limpeza for executada de modo descuidado podem-se mascarar imperfeições. A limpeza deve ser realizada de tal sorte que facilite a observação de descontinuidades, ou seja, que resíduos como graxas, óleos, poeira, oxidação etc., não impeçam a detecção de possíveis descontinuidades e/ou até de defeitos. Na necessidade de se utilizar escovamento, lixamento ou esmerilhamento, devem-se tomar cuidados especiais, quanto à contaminação, caso o material inspecionado seja em aço inoxidável austeníticos e ligas ao níquel. Nestes casos as ferramentas de limpeza devem ser no mesmo material ou revestidas com o mesmo. • Acabamento da superfície O acabamento superficial resultante de alguns processos de fabricação - fundição, forjamento, laminação - pode mascarar ou esconder descontinuidades; portanto, dependendo dos requisitos de qualidade da peça, elas devem ser cuidadosamente preparadas (decapadas, rebarbadas, usinadas) para, só então, serem examinadas. • Nível de iluminação e seu posicionamento O tipo de luz utilizada também influi muito no resultado da inspeção visual. A luz branca natural, ou seja, a luz do dia, é uma das mais indicadas; porém, por problemas de layout, a maioria dos exames é feita em ambientes fechados, no interior de fábricas. Utilizam-se, então, lâmpadas elétricas, que devem ser posicionadas atrás do inspetor, ou em outra posição qualquer, de modo à não ofuscar sua vista. O método de ensaio visual requer intensidade de iluminação mínima de 300 lux para exame em geral ou 500 lux para verificação de pequenas descontinuidades (uma vela gera aproximadamente 3 lux). Caso seja necessária iluminação artificial, cuidar para que os ângulos de incidência sobre a superfície proporcionem contraste adequado para evidência das irregularidades. Possuindo



a fonte de luz, movimenta-la até obter a melhor condição de visualização (figura 3). Se a superfície for polida evitar os reflexos que venham a ofuscar a visão, isto é obtido com deslocamento da fonte de luz. Figura 3 – Ângulos de incidência de luz. • Contraste entre a descontinuidade e o resto da superfície A descontinuidade superficial de um determinado produto deve provocar um contraste, ou seja, uma diferença visual clara em relação à superfície de execução do exame. Esta característica deve ser avaliada antes de se escolher o exame visual como método de determinação de descontinuidades, para evitar que possíveis defeitos sejam liberados equivocadamente. 5 – Técnicas de suporte à inspeção visual

Os equipamentos usados na inspeção visual são usados para captar ou amplificar a luz, formar ou ampliar imagens, facilitar o acesso, permitir comparações medições ou gerar sinais elétricos e podem variar de simples espelhos e lupas a colorímetros e refratômetros. A formação de imagens em instrumentos simples segue em geral as leis básicas da ótica geométrica e da trigonometria, como em lentes, lupas e espelhos. Em alguns casos, como os telescópios ou microscópios, o sistema pode ser mais complexo, envolvendo lentes, prismas, espelhos, filtros, dentre outros. As fontes de luz podem ser de espectro contínuo (luz branca natural ou artificial) ou monocromático (lâmpadas de vapor de mercúrio, sódio, por exemplo, e filtros adequados). Fontes estroboscópicas podem ser usadas para permitir observação de objetos em movimento muito rápido ou periódico como se estivessem em repouso.

Sinais provenientes de uma fonte de luz, após passarem pelo componente em teste, são armazenados de forma visual ou eletrônica. A detecção dos sinais pode ser feita, por



exemplo, por células fotoelétricas ou diodos multiplicadores, os sinais podem ser convertidos por dispositivos eletrônicos tais como câmaras de vídeo ou circuitos internos de TV ou ainda serem registrados por filmes ou câmaras fotográficas, normais ou digitais. Radiação invisível também pode ser utilizada e registrada por sistemas adequados, como no caso de radiação ultravioletas e dispositivos fluorescentes.

Os principais instrumentos usados em inspeção visual são: • Lupas: em geral possuem aumentos de 1,5 a 10 vezes e são constituídas por uma única

lente biconvexa, de diferentes tamanhos e formatos, dependendo do uso pretendido. Suas principais características são o poder de ampliação, distância de trabalho, campo de visão, correção cromática e visão mono ou bi ocular. Quanto maior o poder de ampliação, menor o campo de visão e a distância de trabalho. Algumas vezes elas podem combinadas com escalas de medição, como mostra a figura 4 e/ou ter um sistema próprio de iluminação.

Figura 4 - Lupa de medição (a) com escala associada (b). • Microscópios: Podem ser portáteis e de baixa ampliação, entre 10 e 30 vezes, como o

mostrado na figura 5, até os de bancada ou mesa com ampliação média ou alta, entre 20 e 2000 vezes. Os mais simples possuem em geral apenas uma ocular e uma objetiva, montadas em um tubo, e produzem imagem invertida e reversa. Outros mais complexos usam prismas para corrigir a imagem.

Figura 5 - Microscópio portátil com iluminação própria e ajuste de foco.



• Telescópios: São instrumentos usados para ampliar a imagem e permitir observação de objetos em locais não acessíveis diretamente aos olhos. Podem ser de vários tipos, flexíveis ou angulados, por exemplo, como os boroscópios e periscópios. Os boroscópios são instrumentos de precisão, dotados de fonte de iluminação própria, usados para inspeção de superfícies internas e podem permitir visão frontal, oblíqua, perpendicular ou retrospecta. Periscópios permitem ver locais inacessíveis ou através de paredes. Instrumentos modernos fabricados a partir de fibras óticas, micro câmaras e monitores portáteis, analógicos ou digitais têm substituído os aparelhos convencionais, como o mostrado na figura 6.

Figura 6 - Fibroscópio moderno. • Projetores óticos: Projetores são muito usados em controle dimensional, de forma e de

condições superficiais, muitas vezes de maneira rápida e eficaz. Diversos tipos de projetores estão disponíveis no mercado, com diferentes tamanhos, capacidades e usos. Um projetor típico é mostrado na figura 7. Eles são dotados de uma tela com possibilidade de rotação, uma mesa móvel na horizontal e vertical, sistemas de medição nos eixos horizontais x e y e sistemas de iluminação e projeção com aumentos conhecidos.

Figura 7 - Projetor ótico típico.



As medições são feitas, em geral, pela comparação do perfil ou sombra do objeto projetada na tela com um desenho em escala superposto a essa imagem. Outra possibilidade é a medição por deslocamentos da mesa e do objeto ensaiado, usando-se como referência pontos ou linhas da tela. • Gabaritos e comparadores: Na indústria de fabricação é muito comum o uso de

gabaritos e comparadores ao invés de instrumentos de medidas como paquímetros e micrômetros, por exemplo, que são instrumentos mais delicados e de custo elevado. Existem diversos tipos de gabaritos, para aplicações gerais e específicas.

Um tipo muito usado é o ”passa-não passa”, para inspeção dimensional de furos,

rasgos e dimensões em geral, com diâmetro de eixos, por exemplo. Este tipo de gabarito apresenta duas pontas de medida, uma das quais com a dimensão mínima e a outra com a dimensão máxima admissível do componente, de forma que uma ponta deve passar pelo furo ou rasgo ou a peça deve passar por ela e a outra não deve passar ou deixar que a peça passe por ela.

Outros são usados em aplicações específicas, como os conhecidos “canivetes” de roscas, usados para determinação do padrão e dimensões de roscas de parafusos e porcas. Em soldagem são usados diversos gabaritos específicos para a medição dimensões de soldas, como os mostrados na figura 8.

Figura 8 - Gabarito para medida de (a) reforço de soldas, (b) garganta e (c) perna de filetes. • Sistemas especiais: Sistemas especiais formados por diversos componentes de uso

geral e componentes específicos podem ser montados para aplicações específicas. Por exemplo, a inspeção visual remota do interior de tubulações pode ser realizada com o auxílio de carros motorizados de diversos tamanhos, com câmaras de vídeo em cores, com controle de foco, “zoom”, orientação e rotação, como o ilustrado nas figura 9.

Figura 9 - Sistema para inspeção remota de tubulações de grande diâmetro.



Para tubulações com diâmetros entre 100 e 250 mm são utilizados câmeras de orientação fixa e visão axial e para diâmetros entre 250 mm e 1500 mm são utilizadas câmeras com controle de orientação e rotação, podendo inspecionar tubulações com inclinações de até 20%, como o sistema mostrado na figura 10.

Figura 10 - (a) Carro para inspeção de tubulações com menores diâmetros e (b) e exemplos de imagens obtidas. A figura 11 mostra um sistema formado por um mini-submarino com câmeras de televisão, fonte de iluminação e pinças articuladas, permitindo a obtenção de imagens de alta qualidade e o manuseio de pequenos objetos, usados na inspeção e manutenção de centrais nucleares. Figura 11 - Sistema para inspeção de centrais nucleares.



6 – Aplicações

A inspeção visual tem sido usada principalmente na inspeção de superfícies expostas ou acessíveis de materiais metálicos e não metálicos e o interior de objetos transparentes ou translúcidos, para determinação do tamanho e dimensões, formato, cor, grau de acabamento e de ajuste, refletividade, brilho e transparência, presença de descontinuidades superficiais relativamente grosseiras em materiais opacos, ou internos em materiais translúcidos e funcionalidade de equipamentos parcial ou totalmente montados e ainda de peças acabadas. A inspeção visual pode ser aplicado para verificação de: • Juntas preparadas para solda; • Juntas soldadas; • Fundidos; • Forjados; • Laminados; • Acabamentos de peças; • Revestimentos (superfícies pintadas); • Evidências de vazamentos; • Alinhamento. 7 – Vantagens do método • É o ensaio de mais baixo custo. • Determina o escopo de inspeção para outros métodos quando necessário, otimizando o

tempo de utilização destes. • Não utiliza equipamentos podendo ser realizado em áreas sem recursos hidráulicos ou

elétricos. 8 – Desvantagens do método • O ensaio depende totalmente da experiência do inspetor. • É limitado à detecção de defeitos superficiais. 9 – Qualificação do inspetor

O inspetor deve estar qualificado pra realização de inspeção visual conforme as normas aplicáveis. Estas normas definirão escolaridade mínima, tempo de experiência e acuidade visual entre outros. 10 – Procedimentos de inspeção

O procedimento utilizado para inspeção visual deve estar qualificado de acordo com as normas aplicáveis. De maneira geral considera-se qualificado aquele procedimento que



possibilitar a detecção de uma descontinuidade artificial ou original correspondente a um risco de 0,5 mm de largura, com comprimento máximo de 10 mm localizada em superfície similar ou na área menos favorável da superfície a ser ensaiada.

Se qualquer item de procedimento for alterado deve-se, emitir revisão do mesmo. Deve-se requalificar o procedimento caso faça parte desta alteração os itens abaixo

relacionados:

a) Normas de referência; b) Condição da superfície; c) Método de ensaio; d) Condições de iluminação.

11 – Registro dos resultados

Os resultados devem ser registrados de modo que se permita a rastreabilidade do local efetivamente inspecionado e seus dados relacionados. É aconselhável fotografar áreas inspecionadas que se considerem críticas. Deve-se sempre que se fotografar alguma região com dano utilizar marcações de identificação nas áreas e padrões de medida junto às descontinuidades (escala métrica e outros).

O relatório de inspeção deve conter:

a) Nome do inspetor; b) Identificação numérica; c) Identificação da peça inspecionada; d) Número do procedimento; e) Registro dos resultados (com relatório fotográfico se for o caso); f) Normas de referência para análise dos resultados; g) Laudo indicando aceitação, rejeição ou recomendação de ensaio complementar; h) Data e assinatura do inspetor

12 – Normas técnicas aplicáveis

Como citado anteriormente a inspeção visual é realizada tomandose como referência as normas, que regulamentam os requisitos mínimos de execução e informam a nomenclatura e classificação de diversos tipos de descontinuidades. As normas técnicas e suas aplicações são descritas abaixo:

a) PETROBRAS N-1590 - Ensaio não-destrutivo – Qualificação de pessoal; b) ANSI B 46.1 - Surface Texture; c) ASME Seção V - Boiler and Pressure Vessel Code, Section V, Edition 1995; d) MSS SP - 55 - Quality Standard for Steel Casting .for Valves, Flanges and Fittings and Other Piping Components; e) SIS - 055900 - Pictorial Surface Preparation for Painting Steel Surfaces;



f) SCRA TA - Steel Casting Research and Trade Association Padrões de Comparação para Definição da Qualidade de Superficies de Peças em Aço Fundido; g) ACI - Alloy Casting Institute - Standard for the Visual Inspection of Casting Surfaces; h) ASTM D 2563 - 94 - Standard Practice for Classifying Visual Defects in Glass - Reinforced Plastic Laminate Parts; i) PETROBRAS N-1738 - Descontinuidades em juntas soldadas, fundidas, forjadas e laminados. 13 – Bibliografia Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns - Hubertus Colpaert. Norma PETROBRAS - N-1597 Norma PETROBRAS - N-1590. Expectativa de vida e a inspeção de equipamentos - Trabalho apresentado no seminário' Vida Residual em Recipientes a Pressión"


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