Sistemas de shearografia para inspeção de grandes áreas verticais revestidas por materiais compósitos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015.Nos últimos anos vem sendo frequente a utilização de materiais compósitos em revestimentos de tubulações, tanques e costados de navios para proteção anticorrosiva e reforço estrutural. Entretanto, é necessário assegurar que o material compósito, geralmente plástico reforçado com fibra de vidro (PRFV) ou carbono (PRFC), desempenhe sua função com eficiência. Entre as técnicas utilizadas para avaliação da integridade e eficiência da adesão desses materiais, destaca-se a inspeção por shearografia, técnica não-destrutiva que utiliza interferometria laser para detecção de defeitos. Através da shearografia, é possível detectar falhas de adesão e delaminações indicando casos críticos onde uma intervenção por parte da equipe de manutenção é necessária. No entanto, a inspeção de grandes áreas revestidas por materiais compósitos, costuma ser um processo lento o que resulta em custos elevados. Dessa forma, a movimentação automatizada do sistema de shearografia por meio de um robô atuado por cabos mostra-se uma alternativa viável para redução de custos envolvidos no processo e aumento de produtividade. Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de dois sistemas de inspeção com shearografia, sendo o primeiro um sistema que pode ser acoplado a um robô atuado por cabos para a inspeção completa de uma área revestida por material compósito e o segundo um sistema para a inspeção manual em situações em que não existe a necessidade de inspecionar toda a área revestida. Para comparação e validação dos resultados obtidos com os dois sistemas, foram utilizados: (a) um terceiro sistema de inspeção previamente validado pela equipe de inspeções do Labmetro/UFSC, (b) um corpo de prova com defeitos introduzidos artificialmente e (c) um dispositivo desenvolvido para simular as forças de tração encontradas nos cabos de um sistema robotizado. Nos ensaios realizados em laboratório, foi possível detectar os defeitos presentes no corpo de prova com resultados equivalentes ao sistema de referência utilizado para comparação.Abstract : Nowadays, composite materials have being used as coatings for pipes, tanks and vessels sidewalls for corrosion protection and structural reinforcement. However, it is necessary to ensure the composite integrity, usually glass-fiber reinforced plastic (GFRP) or carbon-fiber reinforced plastic (CFRP), to perform their task efficiently. The inspection by shearography is a non-destructive technique that uses laser interferometry to evaluate the integrity of these materials. Through shearography, bonding failures and delamination can be detected, indicating critical cases where intervention by the maintenance staff is required. However, the inspection of large areas coated with composite materials, is usually a slow and costly process. Thus, the use of a robotic system driven by cables to move a shearography system on the coated area is shown as a feasible alternative to reduce costs involved in the process and increase its productivity. This work presents the development of two shearography inspection systems. The first is a system that can be coupled to a cable-driven robot for total inspection of an area coated with composite material and the second a system for manual inspection in situations where is not necessary to inspect all the coated area. The following tools were used for comparison and validation of the results obtained with the two systems: (a) a third inspection system previously validated by the inspections team of Labmetro/UFSC, (b) a specimen with artificially introduced defects and (c) a device developed to simulate the forces involved in a robotic system driven by cables. In tests, was possible to detect the defects present in the specimen with equivalent results to the system used for comparison