La thermographie infrarouge en maintenance prédictive

  • Published on
    12-Jul-2015

  • View
    331

  • Download
    0

Transcript

TUDE DE CAS TUDE DE CASLa thermographie infrarouge en maintenance prdictivecas du Centre hospitalier Saint-Joseph-EspranceEnergieD G T R ESOMMAIRE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVESOMMAIRE - LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDICTIVELA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 1. 1.1. 1.2. 1.3. 2. 2.1.1 2.1.2 2.2. 2.3. 3. 4. 4.1. 4.2. 4.3. 5. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 6. 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. 6.7. 6.8. 7. 8. INTRODUCTION NOTIONS DE TEMPRATURE MESURE DE TEMPRATURE & THERMOGRAPHIE INFRAROUGE LA CAMRA INFRAROUGE LOIS DU RAYONNEMENT INFRAROUGE LE SPECTRE LECTROMAGNTIQUE BANDES SPECTRALES UTILISES EN THERMOGRAPHIE INFRAROUGE TUDES THORIQUES ET RFRENTIELLES TUDES PRATIQUES GRANDEURS DINFLUENCE POUR LA MESURE DE T PAR THERMOGRAPHIE LA CAMRA INFRAROUGE LES DTECTEURS LES SYSTMES DE MESURE DES CAMRAS INFRAROUGES CARACTRISTIQUES DAPPAREILLAGE ACTUELLEMENT SUR LE MARCH PRINCIPE ET MTHODE, CAS DES QUIPEMENTS LECTRIQUES PRINCIPE DE DTECTION MTHODE DINSPECTION LE RAPPORT DANALYSE AVANTAGES DE LANALYSE INFRAROUGE DES INSTALLATIONS LECTRIQUES LANALYSE INFRAROUGE : GAIN DE TEMPS ET DARGENT COMPTENCES REQUISES, AGRMENTS, RGLEMENTS : QUI PEUT PRATIQUER CES MESURES ? APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE CONTRLE DES QUIPEMENTS LECTRIQUES HAUTE ET BASSE-TENSION CONTRLE DE RFRACTAIRE CONTRLE DE LA QUALIT DISOLATION DES BTIMENTS CONTRLE SUR DES QUIPEMENTS MCANIQUES CONTRLE SUR DES QUIPEMENTS THERMIQUES CONTRLES QUALITATIFS ET QUANTITATIFS DES CHANGES THERMIQUES LOCALISATION DUNE CANALISATION DEAU CHAUDE DANS UNE CHAPE REJET DEAU CHARGE DANS UN BASSIN DE DCANTATION 3 3 3 3 4 5 5 6 7 9 13 17 17 17 21 22 22 23 24 24 25 25 27 27 29 30 31 31 32 34 34TUDE DE CAS : LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE AUX CLINIQUES SAINT-JOSEPH DE LIGE 35 BIBLIOGRAPHIE 361THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE21. INTRODUCTION THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVELA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE1. Introduction1.1 Notions de temprature:La temprature dun corps est une grandeur physique qui caractrise le niveau nergtique de ce corps : celle-ci sexprime en degrs Celsius (C) ou en Kelvin (K). Lchelle en Kelvin est rfrence au zro absolu qui vaut -273,15C : cette temprature, tout corps une valeur nergtique nulle.1.2 Mesure de temprature & Thermographie infrarouge:La temprature se mesure laide de thermomtres, par contact ou par rayonnement. La mesure par contact ncessite comme lindique la dfinition, un contact entre llment dont on veut mesurer la temprature et lappareil de mesure. La mesure au moyen de thermomtres rayonnement ne ncessite aucun contact : ces appareils mesurent des rayonnements mis par tout corps dont la T est suprieure -273,15C ou zro K : ces rayonnements ont des longueurs donde qui se situent dans linfrarouge et sont proportionnels la temprature des corps. Un calculateur intgr au thermomtre convertit les rayonnements en tempratures sur base dun talonnage rfrentiel spcifique ralis en laboratoire. Le thermomtre rayonnement se compose en fait dun radiomtre et dun calculateur : Le radiomtre mesure la puissance de rayonnement mis et le calculateur la transcrit en tempratures. Pour les hautes tempratures, on parle de pyromtres. Si on associe lobservation dune mme scne thermique un systme radiomtrique de captation spatiale adjoint un calculateur qui la fois convertit les rayonnements infrarouges en points lumineux et en tempratures, on obtient une camra infrarouge. Cet quipement permet de visualiser et de quantifier les tempratures dune scne thermique : cette technique est appele "Thermographie infrarouge". Il existe deux systmes de captation spatiale des radiations lectromagntiques :Le systme balayage spatial : Le radiaomtre (dtecteur unique) est coupl un dispositif optomcanique qui par le biais de miroirs permet le balayage dune scne suivant des axes verticaux et horizontaux. Dans ce cas, le mme dtecteur analyse chaque zone de la scne thermique avec un trs lger dcalage temporel. Le systme plan focal : Celui-ci est constitu par une multitude de radiomres appel "matrice de dtecteurs". Dans ce cas, chaque dtecteur est destin lanalyse continue dune zone unique dans le champs scann dfini par loptique de la camra.3THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 1. INTRODUCTION 1.3 La camra infrarouge :> Principe :Milieu transparent ou semi-transparent Thermogramme Camra infrarougeRayonnements mis Image IR & Mesures Systme radiomtriqueScne thermique> Fonctionnement : La camra infrarouge capte au travers dun milieu transmetteur (ex : latmosphre) les rayonnements mis par une scne thermique. Le systme radiomtrique convertit la puissance de rayonnement en signaux numriques ou analogiques : ceux-ci sont transcrits en temprature par le calculateur et transforms en points lumineux sur un cran. Limage ainsi obtenue sappelle "Thermogramme".Exemple de thermogrammeLa thire contient encore du th 50% de sa capacit. Ce th est toujours chaud : il met du rayonnement infrarouge qui chauffe la porcelaine. La thire rayonne son tour : cette mission est directement influene par la source de chaleur initiale. La camra infrarouge mesure tous les rayonnements mis par la surface du rcipient et les restitue sous forme de thermogramme : cette image thermique est compose par des niveaux de couleur ou de gris (thermogramme N&B), lesquels sont en corrlation avec les niveaux de T mesurs (chelle des tempratures). Dans ce cas, le thermogramme nous indique le niveau de th restant ainsi que sa situation thermique avant consommation...42. LOIS DU RAYONNEMENT INFRAROUGE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE2. Lois du rayonnement infrarouge2.1.1 Le spectre lectromagntique :La lumire visible, les ondes radio, TV, les rayons X sont des rayonnements lectromagntiques : Le spectre lectromagntique Domaine visible 0,4m 0,8m 0,1ARayons Gamma10ARayons X0,1mUltraviolet0,1m100mInfrarouge1cmOndes Radio1A100A 2m10m 15m1mmBande spectrale utilise en thermographie IRLe domaine visible stend des longueurs donde allant de 0,4 0,8 m (micromtres). La bande infrarouge stend de 0,8 1000 m : celle-ci peut-tre divise en plusieurs sections : linfrarouge proche : 0,8 3 m; linfrarouge moyen : 3 6 m; linfrarouge loign : 6 15 m; linfrarouge lointain : 15 1000 m.52. LOIS DU RAYONNEMENT INFRAROUGE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 2.1.2 Bandes spectrales utilises en thermographie infrarouge :En thermographie infrarouge, on travaille gnralement dans une bande spectrale qui stend de 2 15 m et plus particulirement dans les fentres 2-5 m et 7-15 m. Il faut savoir que classiquement, les applications de la thermographie infrarouge seffectuent dans un milieu ambiant naturel ou atmosphre naturelle : celle-ci constitue un milieu semi transparent ou "hublot" entre les rayonnements mis par un corps quelconque dont on veut mesurer la temprature et la camra thermique. Ce milieu transmet donc en partie le rayonnement mis par une scne thermique. Pour optimaliser la qualit dimagerie et de mesures thermiques, il faut que la transmission des rayonnements infrarouges soit optimale. Dans ce contexte, les fabricants de matriel infrarouge ont analys la transmission atmosphrique des ondes infrarouges et ont relev 2 bandes spcifiques o la transmission est maximale mais non optimale (transmission infrieure 100%) : Facteur de transmission atmosphriqueFacteur de transmission atmosphrique 10 2 5 8 14 Longueurs d'onde (en m) La bande 2-5 m appele Ondes courtes (SW, Short Waves). La bande 7-15 m appele Ondes longues (LW, Long Waves). Cest principalement la vapeur deau et le gaz carbonique contenus ltat gazeux dans latmosphre naturelle qui attnuent les rayonnements. > Remarque : Dans le cas de mesures infrarouges ralises dans des milieux particuliers (gaz spcifiques, ...), il faut en tudier la transmission afin dadapter au mieux le matriel de mesure : celui-ci ne sera plus classique mais bien spcifique.CO2 H2OCO2H2O62. LOIS DU RAYONNEMENT INFRAROUGE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 2.2 Etudes thoriques et rfrentielles> Le corps noir : radiateur idal : Le corps noir est le corps de rfrence dans la thorie du rayonnement infrarouge : celui-ci est capable dabsorber tout rayonnement incident quelque soit sa longueur donde et dmettre son tour des radiations toutes les longeurs donde. Ce corps rfrentiel cde lenvironnement lnergie capte jusqu ltablissement dun quilibre thermodynamique : le corps noir est un radiateur idal. Trois lois dfinissent le rayonnement dun corps noir : la loi de Plank; la loi de Wien; la loi de Stefan-Boltzman.a) Loi de Plank : Max Plank a calcul les flux de puissances lectromagntiques mis par un corps noir.On a :W =2..h.c2 (Watts/cm2) 5.(e(h.c/.k.T)-1avec : W c h k TLongueur donde; Flux de puissance mis par un corps noir la longueur donde; Vitesse de la lumire = 3.1010 cm/s; Constante de Plank = 6,6.10-34 Watt.s2; Constante de Boltzman = 1,4.10-23 Watt.s2/K; Temprature absolue du corps noir en Kelvin.Ces formulations mathmatiques complexes sont reprsentes par les courbes ci-dessous. Les longueurs dondes sont exprimes en micromtres et les puissances de rayonnement sont exprimes en luminances (NB : lchelle des luminances est logarithmique).Rayonnements - Courbes de Planck7THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 2. LOIS DU RAYONNEMENT INFRAROUGEPar ce graphe, nous constatons que : Le spectre dmission du corps noir est continu. La puissance lectromagntique mise crot avec la temprature du corps noir. Lmission de rayonnement passe par un maxima : ce maxima se produit des longueurs donde de plus en plus faibles lorsque la temprature du corps noir crot. A partir dune temprature de lordre de 520C, lmission du rayonnement infrarouge apparat dans le domaine spectral visible (0,4-0,8m) : les objets chauffs au moins cette temprature deviennent donc visibles par loeil humain de par la couleur rouge sombre. En-dessous de cette temprature, nous ne "voyons" pas les tempratures car lmission de rayonnement se fait au-del de la bande spectrale sur laquelle sont calibrs nos yeux. Ds lors, pour visualiser des corps dont la T est infrieure 520C, il faut utiliser des appareils dont le seuil de dtection est infrieur celui de loeil humain. b) La loi de Wien : Par drivation de la loi de Plank, on obtient la loi de Wien. On a : max =avec : max T2898 (m) TLongueur donde laquelle se produit lmission maximale; Temprature absolue du corps en Kelvin.La courbe dfinie par cette quation est reprsente en pointill sur la figure ci-dessous. Celle-ci est modlise par les maxima des courbes de Planck. Elle indique que lorsque la temprature crot, le maximum dnergie mis se dplace vers les faibles longueurs donde. Plus simplement, cette loi exprime le fait que la couleur dun objet chauff haute temprature varie du rouge sombre au blanc.Luminances10430001000 250 500102100 30-501051015 20 Longueurs d'onde (en m)82. LOIS DU RAYONNEMENT INFRAROUGE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVEc) La loi de Stefan-Boltzmann : Par intgration de la loi de Plank, on obtient la loi de Stefan-Boltzmann. Celle-ci dtermine le flux de puissance total mis par un corps noir. On a :W = .T4 (Watts/cm2)avec : T Constante de Stefan-Boltzmann = 5,7.10-12 (Watts/cm2/K4); Temprature absolue du corps noir en Kelvin.Le flux de puissance total mis par un corps noir est proportionnel la quatrime puissance de sa temprature absolue. Pour information, le flux de puissance mis par le soleil dans le spectre visible nest que de 25% du flux total.2.3 Etudes pratiques> Les corps noirs et les corps rels : Le corps noir est un corps parfait au sens physique : il met un maximum de puissance de rayonnement une temprature donne. La ralit est toute autre : en effet les corps rels rencontrs dans notre environnement ne sont gnralement pas des radiateurs idaux. Lobjet rel met toujours moins de rayonnement que le corps noir, quelle que soit la temprature ou la longeur donde. Ainsi, les lois que nous avons dcrites ne sont applicables quavec certaines corrections. > Bilan radiatif du corps noir et du corps rel :1) Cas gnral :On considre un objet plac dans le vide (ceci annule la prise en compte dautres modes de transfert dnergie tels que la convection et la conduction; dans notre cas, on sintresse exclusivement au transfert dnergie par rayonnement). avec : Ri Ra Rt Re Rr Rayonnement incident en provenance dun autre lment; Rayonnement absorb par lobjet; Rayonnement transmis par lobjet; Rayonnement mis par lobjet; Rayonnement rflchi par lobjet.Ri Objet RtRa Rr ReNB : Tous ces facteurs sont slectifs : leurs grandeurs varient en fonction de la longueur donde du rayonnement.9THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 2. LOIS DU RAYONNEMENT INFRAROUGE> Explications : a) Lobjet reoit du rayonnement incident Ri en provenance dune source quelconque. b) Ri est directement restitue en partie au milieu extrieur par rflexion : cest le rayonnement rflchi Rr. c) Lobjet absorbe une partie de Ri : cest le rayonnement absorb Ra. Cette nergie absorbe chauffe donc lobjet jusqu obtenir un quilibre thermodynamique avec le milieu extrieur : lobjet finit alors par mettre autant de puissance quil nen absorbe. Le rayonnement absorb est donc gal au rayonnement mis : Ra = Re. d) Lobjet transmet une partie de Ri : cest le rayonnement transmis Rt. > Bilan des rayonnements :Ri = Rr + Ra + Rtdoncavec Ra = ReRi = Rr + Re + Rtou1 = {Rr / Ri} + {Re / Ri} + {Rt / Ri}avec {Rr / Ri} {Re / Ri} {Rt / Ri} Facteur de rflexion "r"; Facteur dmission (ou missivit) ""; Facteur de transmission "t";ainsi1=r++tCette formulation est le cas gnral ou lquation de base du bilan radiatif.2) Cas du corps noir rfrentiel :Le corps noir, comme nous lavons dfini ci-dessus, est un radiateur idal : ilabsorbe intgralement tous les rayonnements incidents et les restituent compltement au milieu environnant : Le facteur de rflexion est nul : r = 0 Le facteur de transmission est nul : t = 0 Lmission est maximale=1102. LOIS DU RAYONNEMENT INFRAROUGE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 3) Cas du corps rel :3.1) Cas gnral : En thermographie infrarouge classique, on sintresse principalement la visualisation et la quantification de T de surface de divers objets dits "opaques" aux rayonnements infrarouges capts par la camra thermique. Le facteur de transmission est nul : t = 01=+r3.2) Cas particuliers: a) Le miroir thermique : Le miroir parfait rflchit intgralement tous les rayonnements incidents Le facteur dabsorption ou dmission est nul : = 0r=1b) Les corps semi-transparents : Certains "objets" transmettent en partie le rayonnement incident : cest le cas des gaz (atmosphre par ex.) ou des hublots. Ces corps semi-transparents sont des milieux de propagation des rayonnements IR que lon retrouve gnralement entre lobjet opaque sur lequel on dsire raliser une mesure de temprature et la camra thermique. Pour les gaz, le facteur de rflexion est nul : r = 0+t=1c) Le corps transparent idal : Le vide est le milieu parfaitement transmetteur :t=1Que se passe-t-il dans la vie quotidienne?Notre environnement est compos dobjets qui mettent tous du rayonnement IR. Parmi ceux-ci, il existe des sources trs hautes tempratures telles que le soleil, les lampes incandescence, etc... Ces sources, principalement dclairage, mettent des rayonnements qui sont partiellement rflchis par chaque objet : loeil humain voit ainsi ces objets grce aux rayonnements quils rflchissent dans le spectre visible. La nuit ou lorsque nous teignons la lumire, il ny a plus de source dmission de rayonnements assez puissante que pour percevoir les objets situs dans notre environnement. Dans ce cas, seuls les lments ports plus de 520C sont vus par loeil humain.11THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 2. LOIS DU RAYONNEMENT INFRAROUGE 4) Remarque importante :En thermographie infrarouge, lmission de rayonnement par un corps quelconque est le facteur correctif de mesure essentiel. Le flux de puissance total mis par un corps rel pourrait sassimiler :W = ..T4 (Watts/cm2)avec : T Emissivit du corps rel; Constante de Stefan-Boltzmann = 5,7.10-12 (Watts/cm2/K4); Temprature absolue du corps noir en Kelvin.Seulement, lmissivit dun corps rel nest pas systmatiquement constante dans tout le spectre lectromagntique, ce qui rend alatoire lapplication de la formule de Planck. En thermographie infrarouge on distingue trois types de corps dont lmissivit respective a un comportement particulier dans le spectre de la lumire : le corps noir; le corps gris; le corps slectif ou radiateur slectif. Le corps noir est le radiateur idal : son missivit est maximale et constante toutes les longueurs dondes : = 1 = Constante. Le corps gris est un objet dont lmissivit nest pas maximale mais "constante toutes les longueurs donde" : < 1 = Constante. En thermographie infrarouge classique, on considre que les objets rels sur lesquels on ralise de limage et de la mesure de T sont des corps gris. Cette hypothse tient compte du fait que les bandes spectrales ou fentres infrarouges utilises par les camras thermiques sont troites par rapport au spectre lectromagntique de la lumire. Le radiateur slectif est un corps dont lmissivit nest pas maximale et varie avec la longueur donde : < 1 = Variable. Les figures ci-dessous dtaillent graphiquement lmission spectrale ainsi que les variations dmissivit des trois types de corps :1.0 SPECTRAL EMISSIVITY BlackbodyBlackbodySelective radiator 0.5 Graybody Selective radiator 0 Wavelength Wavelength Graybody123. GRANDEURS D'INFLUENCE POUR LA MESURE DE T 0 PAR THERMOGRAPHIE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE3. Grandeurs d'influence pour la mesure de T par thermographieCas gnral de mesure de T par thermographie IR :Mesure de la temprature dun corps rel "opaque" dans une atmosphre classique une distance d. On a :Distance de Mesure entre le corps et la camra infrarouge : (d) Atmosphre = Milieu semi transparent Temprature (T atm) & Transmission ( atm)Rayonnements mis par l'atmosphreThermogrammeCamra infrarougeMesures des rayonnements capts & CorrectionsImage IR et (T)Rayonnements mis par le corpsCorps rel "opaque" Temprature (T) Emissivit () Rflexion (r)Systme radiomtriqueRayonnements environnant rflchi par le corpsa) La camra capte tout le rayonnement quelle "voit" :Rayonnement en provenance d'une source de chaleur environnante : (T env) Une partie du rayonnement mis par lobjet. Une partie du rayonnement mis par une source environnante et partiellement rflchi par lobjet. Chacune de ces fractions est transmise au travers de latmosphre, donc attnue de par la transmission atmosphrique non optimale. Le rayonnement mis par latmosphre. b) Le systme radiomtrique doit corriger le rayonnement capt afin de calculer avec prcision la valeur de la temprature du corps. Cette correction tient compte dune srie de paramtres influant directement la mesure exacte de temprature. Ces paramtres sont appels "Grandeurs dinfluence".Le facteur dmission ou EMISSIVITE :Lmissivit dun corps reprsente laptitude de ce corps mettre du rayonnement infrarouge. Cest le rapport entre le flux de puissance mis une longueur donde par un corps rel port une temprature T et le flux de puissance qui serait mis la longueur donde par un corps noir port la temprature T. on a : =W (sans unit) Woavec : W WoFlux de puissance mis par un corps rel la longueur donde ; Flux de puissance mis par un corps noir la longueur donde . Les corps noir et rel sont la mme temprature.13THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 3. GRANDEURS D'INFLUENCE POUR LA MESURE DE T 0 PAR THERMOGRAPHIE> Facteurs dinfluence de lmissivit : a) Le matriau constituant le corps et son tat de surface : plus la surface est rugueuse ou oxyde, plus lmissivit est leve. b) La longueur donde : lmissivit dun corps est slective : comme on travaille dans des bandes spectrales troites, un objet slectif peut-tre assimil un corps gris dont lmissivit est constante. c) La direction de lmission : lmission du rayonnement infrarouge varie avec langle dobservation dune mme surface dun corps. Lmissivit reste constante jusqu plus ou moins 50 par rapport la normale : au-del, celle-ci chute fortement. Exemple :0 1 20400,560090 Emissivit directionnelle du caoutchouc pour la bande de 3 5 md) La temprature du matriau : la variation de lmissivit est due dans ce cas la modifcation de ltat de surface du matriau par la temprature. > Dtermination du facteur dmissivit : Nous naborderons pas dans ce paragraphe les mthodes de dterminations pratiques de lmissivit de corps rels du fait de leur complexit. Il faut savoir que la quantification prcise de lmissivit dun matriau est une opration particulire qui est gnralement ralise en laboratoire laide de matriel spcifique. Ces mesures spciales contribuent llaboration dabaques classiquement utiliss en thermographie infrarouge. On trouve ainsi dans la littrature technique des tables dmissivits de divers matriaux : celles-ci sont approximatives et peuvent-tre utilises, avec prcaution, afin de dgrossir les calculs de temprature.143. GRANDEURS D'INFLUENCE POUR LA MESURE DE T 0 PAR THERMOGRAPHIE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVEQuelques exemples : T est la temprature en C laquelle a t ralise la mesure. "dl" est la longueur donde en m ou la bande spectrale. n (dl & T) est lmissivit normale pour dl et T. Matriaux Peau Papier Bois brut Argile Bton Sol sec Sol humide Eau Eau Glace Peinture mate Peinture brillante Vtements (Textile) Acier oxyd Acier poli Acier rouill Aluminium en feuille mate Argent Carbone graphite Cuivre grossier Fer galvanis Fonte en fusion Or etc... T(C) 30 30 20 30 20 20 20 0 100 0 100 Comment procde-t-on sur le terrain? Le matriel de mesure utilis, la nature du matriau, les conditions danalyse et lexprience de loprateur sont les critres principaux dans la dtermination laide dabaques de lmissivit utiliser. Si dans certains cas on ne peut dterminer avec prcision lmissivit dun matriau quelconque, ou que sa valeur est trop faible pour raliser une mesure fiable de temprature, il est alors possible de modifier lmissivit du matriau en laugmentant et en lui donnant une valeur connue. Cette mthode, souvent utilise en thermographie infrarouge, consiste recouvrir, lorsque cest possible, la zone mesurer par une fine couche deau, dhuile ou de peinture mate : ceci modifie lmissivit de surface des valeurs de lordre de 0,95 dans la bande 3 5m..Le facteur de rflexion {r} & la temprature environnante {Tenv}Lobjet rel rflchit en partie du rayonnement en provenance de sources de chaleur environnantes. La quantit de rayonnement rflchi dpend de la quantit dnergie mise par la source auxiliaire et le cofficient de rflexion de la surface de lobjet. Dans le cas gnral de mesure par thermographie, le facteur de rflexion vaut:r= 1- 15THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 3. GRANDEURS D'INFLUENCE POUR LA MESURE DE T 0 PAR THERMOGRAPHIELa quantification du rayonnement mis par la source "parasite" est assimile celui qui serait mis par un radiateur idal ou corps noir : on mesure donc laide du mme appareil de mesure infrarouge la temprature de la source environnante en considrant donc son missivit gale 1. Cette temprature appele temprature environnante intgre ainsi dans le calculateur de la camra infrarouge le rayonnement qui se rflchit partiellement sur la surface de lobjet.La temprature atmosphrique T{atm} et la distance de mesure {d}Latmosphre dans laquelle on ralise la thermographie met des rayonnements infrarouges qui perturbent galement la mesure de la temprature dun corps. Les rayonnements mis par latmosphre doivent tre dduits par le calculateur de la camra thermique : ceux-ci dpendent de la temprature atmosphrique et de son mission. Latmosphre est un milieu semi-transparent aux rayonnements infrarouges : celle-ci propage tous les rayonnements en provenance de lobjet rel (mis & rflchis). Cette propagation nest pas optimale et est rgie par le facteur moyen de transmission atmosphrique. Ce facteur, assimil aux fentres spectrales utilises par les camras thermiques, dpend de la distance de mesure entre la camra et lobjet et du taux dhumidit atmosphrique.Facteur moyen de transmission atmosphrique 1Ondes Longues -9-8 Ondes Courtes-7 1 2 3 5 10 20 30 50 100 Distance de mesure (m)Courbes du facteur moyen de transmission de latmosphre en fonction de la distance de mesure, pour une atmosphre 50% dhumidit relative.Rcapitulatif des grandeurs dinfluence :1) {} ou Emissivit de surface du corps rel. Lmissivit dtermine le facteur de rflexion du corps : r = 1 - 2) {Tenv} ou Temprature environnante. Celle-ci se rflchit partiellement sur la surface du corps. 3) {Tatm} ou Temprature atmosphrique. 4) {d} ou distance de mesure entre lobjet et la camra. Celle-ci dtermine suivant la bande spectrale utilise le facteur moyen de transmission atmosphrique dans des conditions dhumidit relative dtermines : soit atm. Le paramtre de transmission atmosphrique dtermine lmissivit de latmosphre et autorise le calcul du rayonnement atmosphrique dduire : atm = (1 - atm) (pour les corps gazeux semi-transparents). 164. LA CAMERA INFRAROUGE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE4. La camra infrarougeLa camra infrarouge moderne ressemble extrieurement de plus en plus un camscope. Si son aspect sassimile celui dune camra vido normale, son mode de fonctionnement en est tout diffrent.4.1 Les dtecteurs :Il existe 2 types de dtecteurs : Les dtecteurs thermiques : ceux-ci sont bass sur la dtection dune augmentation de temprature au niveau du dtecteur. La variation de temprature fait varier lune des proprits physiques du matriau dtecteur (rsistance lectrique par exemple) et provoque une variation du signal dlivr. Ce type de dtecteur a un temps de rponse relativement long. On utilise entre-autre cette technique dans la fabrication de tubes pyrolectriques. Exemple : le pyromtre pour les mesures de hautes tempratures dans les fours :miroir concentrant les radiations calorifiques sur la souduregalvanomtre soudure du couple thermo-lectriquelunette de vise dirige vers le foyerpyromtre Les dtecteurs quantiques : ceux-ci sont constitus de semi-conducteurs o labsorption dun photon (particule dnergie lumineuse) provoque la libration ou le transfert dlectrons. Ce type de dtecteur une sensibilit leve et un temps de rponse extrmement faible. Lutilisation de ces dtecteurs au maximum de leur sensibilit ncessite leur refroidissement des tempratures trs basses : systme refroidi par de lazote liquide : - 196C; refroidisseur thermolectrique effet Peltier : -70C; refroidisseur "Stirling" mini compresseur : -196C. On utilise principalement les dtecteurs quantiques dans les appareils de thermographie; ceux-l travaillent dans les bandes spectrales 2 5m et 8 13m (pour les raisons dfinies pralablement).4.2 Les systmes de mesure des camras infrarouges :Il existe deux systmes de mesure des flux lectromagntiques ou luminances : La camra monodtecteur ou systme balayage spatial : comme le nom lindique, lappareil est muni dun dtecteur unique coupl un systme optomcanique balayage horizontal (ligne) et balayage vertical (trame). Laddition des deux balayages des frquences spcifiques autorise lanalyse dune scne thermique par limage successive du dtecteur ou de la surface lmentaire {dS}.17THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 4. LA CAMERA INFRAROUGEChamp scannBalayage-ligneBalayage-trameCamra balayage spatialScne thermique (Dm) = Distance de mesureLa taille du champ scann (LxH) est fonction : du systme de balayage optomcanique; de l'objectif de la camra; de la distance de mesure. La camra plan focal : celle-ci est quipe dune matrice de dtecteurs. Limage de chaque dtecteur couvre de faon permanente une surface lmentaire dans le champ scann. La scne thermique est ainsi quadrille et analyse simultanment en tout point par le "dtecteur matriciel". On peut trouver sur le march des camras plan focal avec une matrice de 240x320 lments dtecteurs.Image de chaque dtecteur lmentaire Champ scannCamra FPA (Focal Plane area)Scne thermique (Dm) = Distance de mesureLa taille du champ scann est fonction de : la taille de la matrice de dtecteurs; l'objectif de la camra; la distance de mesure. Dans chaque cas, les dtecteurs influencs par les rayonnements mis par une scne thermique dlivrent un "thermosignal" ou rponse thermique individuelle : celle-ci est amplifie dans une unit de traitement et ensuite convertie en points lumineux sur un cran. Gnralement, lintensit lumineuse dlivre sur lcran est en corrlation avec lintensit des rayonnements infrarouges capts : la visualisation dune scne thermique est donc ralise par transcription des rayonnements lectromagntiques suivant une chelle de gris ou de couleurs dont les intensits lumineuses varient de manire proportionnelle avec les intensits du rayonnement infrarouge.184. LA CAMERA INFRAROUGE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVELa quantification de lintensit thermique en temprature est possible en chaque point de limage grce ltalonnage du systme de dtection et au calculateur intgrant les grandeurs dinfluence. Ltalonnage dune camra infrarouge est ralise en laboratoire sur un corps noir rfrentiel (Emissivit gale 1) : il consiste tablir la relation entre la temprature et la puissance de rayonnement ou luminance capte par le dtecteur. Quil sagisse dune camra monodtecteur ou dune camra plan focal, le principe dtalonnage reste identique avec, dans le cas dune matrice de dtecteurs, ltalonnage individuel de chaque lment.> Comprhension des courbes dtalonnage : (Courbe dtalonnage dune camra fonctionnant dans la bande 2 5 m) Courbes de Planck Courbe dtalonnageLUMINANCES 104 103 102 1000 500 500 LUMINANCES L (500) 400250300101100 30 -502001 10-1 0 1 2 3100L (250) L (100)4560100200300400500LONGUEURS D'ONDE (m)TEMPERATURES (C)Pratiquement, la scne thermique observe est compose essentiellement de corps gris ou corps rels, ainsi, la transcription en temprature ncssitera lintgration des grandeurs dinfluence et principalement la connaissance du cofficient dmissivit. Lmissivit dans ce cas adapte la valeur de la luminance mise par le corps gris (luminance apparente) la valeur quaurait mis un corps noir rfrentiel la mme temprature (luminance vraie) : ceci assimile la mesure de temprature dun corps gris la mesure de temprature dun corps noir partir duquel la camra a t calibre. Les autres paramtres dinfluence modifient ensuite la valeur de la luminance vraie avant de la transcrire correctement en temprature sur base de la courbe dtalonnage (temprature vraie). > Exemple : Considrons uniquement lmissivit comme unique grandeur dinfluence. On veut mesurer par thermographie la temprature dun corps rel chauff 100C et dont lmissivit est de 0,65.19THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 4. LA CAMERA INFRAROUGELa camra a t talonne sur base dun corps noir rfrentiel dmissivit gale 1. 1. Le dtecteur mesure 105 luminances apparentes ce qui correspond 80C sur la courbe dtalonnage de la camra IR. 2. Lintgration du cofficient dmissivit du corps rel augmente la valeur de la luminance apparente : 105 / 0,65 = 160 luminances vraies, ce qui correspond 100C sur la courbe dtalonnage de la camra. On a effectivement assimil la mesure de temprature du corps rel celle sur un corps noir rfrentiel afin de se situer dans les conditions dtalonnage de lappareil de mesure.Corps noir et corps rel sur la courbe d'talonnage Influence de l'missivit204. LA CAMERA INFRAROUGE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE4.3 Caractristiques dappareillage actuellement sur le march :La dernire gnration dquipements infrarouges classiques disponibles actuellement sont trs compacts, portatifs et autonomes. Les caractristiques typiques de ces appareillages sont : Etendue des mesures : -20C plus de 2000C subdivise en plusieurs gammes. Reponses spectrales: 3 5,0 m & 8 12 m (Fentres spectrales dans lesquelles fonctionne le dtecteur IR). Type de dtecteur: Matrice plan focal (FPA) pouvant contenir jusqu 76800 lments dtecteurs refroidis par un mini compresseur -196C. NB : les rcentes recherches technologiques en matire de dtecteurs infrarouges ont permis dlaborer des systmes rvolutionnaires ne ncessitant plus de refroidissement : il sagit de dtecteurs de type bolomtrique dont le principe de fonctionnement est encore peu connu Rsolution thermique : (ou sensibilit)infrieure ou gale 0,1C pour la mesure de T de lordre de 30C. La sensibilit dune camra infrarouge est laptitude du dtecteur a mettre en vidence des carts de T. Plus la rsolution thermique est faible, plus la sensibilit est leve. Surface lmentaire de : de lordre de 1,2 mrad avec objectif standard. Celle-ci dterde mesure {IFOV} mine la rsolution spatiale de mesure la camra infrarouge. LIFOV peut-tre considr comme "une grandeur dinfluence" dont il faut tenir compte dans le cas de mesure de T sur des objets de petites tailles ou sur des corps situs une distance de mesure. Facteurs correctifs : (Grandeurs dinfluence)Emissivit, T atmosphrique, T environnante, distance de mesure, taux dhumidit relative. Chaque appareillage de thermographie est dot daccessoires et de systmes de traitements numriques qui permettent dlargir leurs capacits initiales.Chaque appareillage de thermographie est dot daccessoires et de systmes de traitements numriques qui permettent dlargir leurs capacits initiales.21THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 5. PRINCIPE ET MTHODE, CAS DES QUIPEMENTS LECTRIQUES5. Principe et mthode, cas des quipements lectriques5.1 Principe de dtection :Tout quipement conducteur parcouru par un courant lectrique schauffe : cest leffet Joule (Physicien anglais (1818-1889) qui tudia la chaleur dgage par les courants lectriques dans les conducteurs) : Formule de Joule :W = R. I2.tavec : W R I t Energie calorifique dissipe en Joule(s); Rsistance lectrique de lquipement en ohm(s); Courant lectrique en ampre(s); Temps de passage du courant en seconde(s).Loi de Joule : Dans un quipement conducteur parcouru par un courant, la quantit dnergie calorifique dissipe par chauffement est proportionnelle la rsistance lectrique de lquipement au carr du courant et au temps pendant lequel passe ce courant. Lappareillage lectrique en charge (parcouru par des courants) schauffe donc jusqu ce que lnergie calorifique produite par les courants soit gale lnergie dissipe dans lespace environnant : il y a dans ce cas quilibre thermodynamique. Une installation lectrique est compose de nombreux appareillages par lesquels transitent des courants. Ces appareils sont relis entre-eux par des lments conducteurs : lensemble des liaisons gnre des milliers de connexions. Dans des conditions identiques de fonctionnement, les quipements et connexions similaires doivent avoir le mme comportement thermique. Dans des conditions spcifiques de fonctionnement, lappareillage lectrique doit se comporter thermiquement dans des limites nominales dtermines. Dans chaque cas, la thermographie infrarouge met en vidence des anomalies de comportement thermique par des mesures de tempratures relatives ou absolues. Ces anomalies plus communment appeles "points chauds" identifient des dfauts ou dgradations locales par des lvations anormales de temprature. Les points chauds trouvent gnralement leur origine suite la variation de la rsistance de passage du courant. Les dfauts thermiques les plus souvent dtects sont (par ordre dcroissant) : 1) Problme de serrage. 2) Usure, oxydation ou corrosion de contacts. 3) Positionnement incorrect de contacts mobiles. 4) Problme de calibration de lappareillage. 5) Dsquilibre des charges entre phases. 6) Ventilation insuffisante de tableaux ou locaux lectriques. 7) Problme de conception des installations (Problmes dinduction).225. PRINCIPE ET MTHODE, CAS DES QUIPEMENTS LECTRIQUES THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 5.2 Mthode dinspection :Loprateur est muni dune camra infrarouge classique, portable, avec une rsolution thermique faible afin de mettre en vidence de faibles carts de temprature. Les installations lectriques doivent imprativement fonctionner en rgime permanent sans ncessairement disposer de la pleine charge : tout le systme doit-tre en quilibre thermodynamique. Les quipements uniquement sous tension sont incontrlables par thermographie : seuls les courants gnrent les chauffements analyser. Linspecteur analyse les composants des cellules haute-tension (HT), basse-tension (BT), coffrets et tableaux lectriques divers. Le contrle par infrarouge est ralis en trois temps : 1) La visualisation du comportement thermique global des lments dun mme tableau : celle-ci met en vidence des points dont les tempratures sont plus leves. 2) Loprateur doit interprter la scne thermique afin de diffrencier les chauffements normaux (bobines de contacteurs, rsistances, selfs, transformateurs) des chauffements anormaux : ces derniers sont facilement identifiables par comparaison entre composants identiques fonctionnant dans des conditions similaires (mmes charges transitantes). Cette opration implique une connaissance "certaine" de lappareillage lectrique ainsi que de bonnes notions pratiques dans lapplication de la thermographie infrarouge : beaucoup de composants lectriques ont une missivit faible (cuivre, alumunium, ...), donc un pouvoir rflchissant trs lev. Loprateur ne doit pas confondre un point anormalement chaud avec "un point chaud fantme" rsultant de la rflexion dune source de chaleu environnante, voir limage thermique de lanalyste sur le composant. Le technicien doit assurer constamment son interprtation en liminant au maximum les phnomnes de rflexion par modification de langle dobservation de la camra infrarouge ou par masquage des sources de chaleur environnantes. 3) La quantification des tempratures des points chauds. Loprateur cherchera toujours raliser la mesure des points chauds sur des parties de bonne missivit (boulons oxyds, isolant conducteurs, ...) afin dliminer la prise en compte des rayonnements perturbateurs rflchis et ainsi diminuer les temps danalyse. Les mesures dans ce cas sont dites "relatives" : la mise en vidence dun point chaud se fera par comparaison des tempratures mesures sur llment dfectueux et sur un lment similaire fonctionnant dans des conditions identiques (lment de rfrence). Cest la diffrence de temprature ou dT qui caractrise le dfaut thermique : si lmissivit intgre nest pas tout fait correcte, lerreur de mesure se vrifie la fois pour le point chaud et pour le point rfrentiel, leur diffrence reste sensiblement la mme. Dans le cas ou le technicien analyste ne peut comparer deux lments, il doit raliser des mesures dites "absolues" : cette technique ncessite la prise en compte de toutes les grandeurs dinfluence en vue de la quantification des tempratures relles ou vraies. Cette mthode sapplique gnralement sur des quipements fonctionnant au-dessus de leurs limites nominales dfinies par les fabricants dquipements lectriques (appareillage souscalibr, installation non ventile, ...).23THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 5. PRINCIPE ET MTHODE, CAS DES QUIPEMENTS LECTRIQUES 5.3 Le rapport danalyse :Le dossier synthse doit contenir la liste des installations diagnostiques avec leur mode de fonctionnement. Les quipements prsentant des anomalies thermiques sont identifis textuellement et visuellement par une photo classique et un thermogramme de la scne thermique o se situe le point chaud. Ceux-ci sont complts par les conditions et les rsultats des mesures, les causes probables des dfaillances et les interventions correctives recommandes. Ces interventions sont suggres dans certains dlais tablis sur base de la gravit des anomalies thermiques. La gravit dun dfaut dpend principalement pour loprateur des diffrences de tempratures mises en vidence. Nanmoins, de faibles carts de tempratures peuvent-tre trs significatifs : ceux-ci dpendent du type dquipement, de ses conditions dexploitation et de sa "hirarchie technique" au sein des installations. Dans ce contexte, lultime dcision de rparer les quipements dfectueux doit-tre prise par le personnel responsable des installations.5.4 Avantages de lanalyse infrarouge des installations lectriques : Contrle Non Destructif (CND). Technique de contrle "on stream" : les installations fonctionnent normalement pour la ralisation de la thermographie. Analyse sans contact sur des quipements soumis des contraintes non maximales. Rapidit & Prcision du diagnostic des installations. Mesures fiables de par la prcision des scanners IR modernes : sensibilits accrues. Scurit danalyse : visualisation et quantification des tempratures avec respect des distances de scurit. Maintenance prdictive : interventions uniquement sur les lments dfectueux reprs par lanalyse infrarouge. Consquences : diminution des frais directs dentretien; augmentation de la fiabilit des installations. Maintenance prventive : prvention danomalie potentielle avec optimalisation de lvaluation de la gravit des dfauts par adaptation de la frquence danalyse (suivis volutifs, prventions des dgradations, ...). Cot peu lev (proportionnellement aux cots dentretien classique et aux cots darrt de production).245. PRINCIPE ET MTHODE, CAS DES QUIPEMENTS LECTRIQUES THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 5.5 Lanalyse infrarouge : gain de temps et dargent :Il suffit parfois dun grain de sable ... ... pour enrayer tout un systme, un petit incident qui, hors contexte, peut paratre insignifiant mais dont les effets peuvent savrer conomiquement ou humainement dsastreux ! Malgr laccroissement constant du facteur "fiabilit", il subsiste toujours le risque de pannes indtectables loeil nu. Pourtant les technologies voluent et de nouveaux types de spcialistes sont apparus: "les professionnels de la "MAINTENANCE PREDICTIVE". Leurs comptences allies un matriel thermographique High-Tech garantissent un rsultat prcis :Lanticipation de la panne et de larrt des quipements - une rduction des cots dimmobilisation; Loptimisation du temps prest par le personnel dentretien - la diminution des cots de maintenance; Laugmentation de la fiabilit et de la longvit des quipements - laccroissement de la rentabilit des investissements; Une scurit accrue - loccasion de mieux ngocier le volet de primes auprs des assureurs "Incendies".5.6 Comptences requises, agrments, rglements : Qui peut pratiquer ces mesures?Lachat du matriel (matriel de prise de vue et logiciels) reste logiquement rserv des socits spcialises qui, par le nombre des examens pratiqus, parviennent amortir linvestissement. De plus, il ne sagit pas seulement de raliser des prises de vue mais bien de pouvoir interprter des situations pour lesquelles un colage spcifique et une exprience rgulire en thermographie IR savrent indispensables. Pour le responsable dun service technique, lachat de ce matriel et lacquisition des comptences ad hoc relve davantage dune approche superficielle ou dune attitude ludique. Comme dans toute sous-traitance, lappel un partenaire extrieur demande quelques garanties. La qualit des prestations peut varier entre diffrentes socits spcialises. Ces diffrences ne tiennent certainement pas dans le fait davoir ou non le statut dorganisme de contrle. Il y a des organismes de contrle qui en complment des examens rglements par le R.G.I.E., pratiquent des contrles thermographiques. Il y a aussi des socits de renom qui pratiquent des services hautement spcialiss en thermographie sans tre reprises dans le rpertoire des organismes de contrle. Quant lUnion Professionnelle des Entreprises dAssurances (UPEA), elle a dit un document intitul "Rglementation des assureurs pour les installations lectriques". Cet ouvrage a pour objectif de promouvoir la prvention des risques dincendies dorigine lectrique. Le recours aux techniques de thermographie y est bien videmment et logiquement stimul. Toutefois, on pourrait sinterroger sur les raisons pour lesquelles ce texte extra-lgal est prsent sous forme de rglement ce qui ouvre la porte bon nombre de confusions entre ce qui est obligatoire et ce qui ne lest pas. Le titre "Cahier de recommandations des assureurs pour les installations lectriques" ne serait-il pas plus adquat ?25THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 5. PRINCIPE ET MTHODE, CAS DES QUIPEMENTS LECTRIQUESQuoi quil en soit, ce texte, dit en 1986 et mis jour en 1991, prsente un ventail dexamens raliser, ainsi quun accroissement trs important de certains cycles de contrle, en complment des obligations lgales imposes par le Rglement Gnral pour la Protection du Travail (R.G.P.T.), le Rglement Technique (R.T.) et/ou le Rglement Gnral pour les Installations Electriques (R.G.I.E. / A.R.E.I.). Certains assureurs ou organismes tentent dimposer lapplication intgrale de ce programme extra-lgal dit par lU.P.E.A. Dautres, par contre, cherchent davantage tudier, avec le gestionnaire, un programme personnalis dexamens prventifs, considrant les particularits de sa situation technique, de son risque et de son budget. De ce fait, ils se montrent gnralement plus ouverts ngocier le montant des primes dassurances en relation directe avec la qualit de gestion observe sur le terrain. Contrairement ce quon peut lire dans certaines littratures, seuls les contrles lgifrs sont obligatoires et doivent imprativement tre raliss par un organisme de contrle. Concernant les autres examens, analyses, essais ou vrifications, et notamment la thermographie, aucun organisme de contrle ou prestataire de services spcialiss ne peut disposer lgalement dagrments dans ce cadre, puisque pour ces types de prestations, aucun ministre ne dlivre dagrment bien spcifique. Ds lors, lorganisme de contrle et le prestataire de services spcialiss sont statutairement, mis sur un pied dgalit pour ces types de prestations et, seule, la loi du Libre March permet de dceler les relles comptences de chacun. En fait, la qualit du service rside, notre sens, dans la performance du matriel de prise de vue, dans la qualit de son entretien et de ltalonnage, la rigueur scientifique dans le travail, la bonne connaissance de la "normalit" dans les quipements inspects et la dontologie observe dans une technologie o lobjectivation des rsultats passe par une matrise parfaite des paramtres de la prise de vue. Enfin, on considre que le niveau de qualit du rapport de visite tabli par le partenaire devra constituer un vritable outil daide la dcision.266. APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE6. Applications de la thermographie infrarougeLa thermographie infrarouge classique est principalement utilise dans lindustrie en tant que maintenance. Son avantage dcisif est de permettre lestimation de la qualit dun quipement ou dune installation en exploitation normale, et de prvenir les irrgularits de fonctionnement bien avant les pannes effectives. La thermographie infrarouge peut-tre galement utilise dans des applications R&D (recherche et dveloppement), pour le contrle de procds de fabrication, pour la surveillance continue de systmes. Dans ces applications, la thermographie nest plus classique mais bien spcifique : celle-ci conduit la mise en oeuvre dappareillages plus adapts aux conditions danalyse, donc require des connaissances bien plus approfondies sur le sujet. Chaque utilisateur de camra infrarouge ou autres systmes radiomtriques de mesure de tempratures doit connatre imprativement les limites physiques de son matriel ainsi que les limites de ses connaissances afin de prserver au mieux sa crdibilit lgard dune clientle de plus en plus avertie. Il nest pas honteux de reconnatre une "certaine incomptence" face une demande spcifique qui ncssitera lintervention dun spcialiste garanti.6.1 Contrle des quipements lectriques haute et basse-tension :a) Ligne 380kV : conducteurs pour le transport dnergie :Thermogramme 1Thermogramme 2 Les thermogrammes 1 & 2 identifient des composants lectriques haute-tension soumis des conditions dexploitation similaires : il sagit de conducteurs raccords un support (pylne) par un encrage isolant. Ce type de fixation est identique en amont et en aval du support : les conducteurs sont relis entre-eux par une "bretelle" de raccordement, fixe par boulonnage sur des raccords "T" de descente. Lensemble des raccords en srie avec chaque conducteur est tudi de manire uniformiser le comportement thermique de la ligne : normalement, tous ces composants fonctionnant dans de mmes conditions doivent schauffer quasi uniformment. Dans notre exemple, on distingue par comparaison entre lments des chauffements sur le thermogramme 1. Ces points chauds se situent au niveau des plages de contact sur des raccords "T" de descente : il sagit de problmes lis des pressions insuffisantes de contact ou une oxydation des contacts: cet tat est anormal lgard de la conception initiale de linstallation.27THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 6. APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGEb) Circuits BT 380V : Fusibles BT : chauffement anormal au niveau dune cosse de raccordement entre le conducteur et la borne du fusible. Cause : Sertissage dfectueux de la cosse.Thermogramme 3Contacteur BT : chauffement anormal au niveau dune borne. Cause : Pression de serrage insuffisante.Thermogramme 4Borniers BT : chauffements anormaux au niveau de conducteurs. Cause : Pression de serrage insuffisante.Thermogramme 5Fusibles de type DZ : chauffements anormaux au niveau des cartouches fusibles. Cause : Contacts internes perls ou oxyds.Thermogramme 6286. APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 6.2 Contrle de rfractaire :Les rfractaires sont utiliss comme isolants thermiques : ceux-ci canalisent des fluides gazeux ou liquides trs hautes tempratures. Le briquetage rfractaire est gnralement assembl sur une structure mtallique. Des problmes dusure de refractaire ou de jointure provoquent des chauffements importants sur la structure portante : ceux-ci engendrent des contraintes thermiques anormales qui conduisent la dgradations voire au perage des lments mtalliques. La thermographie infrarouge permet de localiser ces zones chaudes et surveiller leur volution en vue de la planification de leur maintenance. Les exemples ci-aprs manent du secteur industriel, mais sont comparables certaines scnes sur des quipements thermiques plus communs. Circulaire vent chaud : Rfractaire dfectueux dans une chambre de visite.Thermogramme 7Collecteur sur cowper : Rfractaire dfectueux au niveau dune bride et de la conduite.Thermogramme 8Coupole de cowper : Contrle de la jointure entre la coupole et la virole.Thermogramme 929THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 6. APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE 6.3 Contrle de la qualit disolation des btimentsLa thermographie infrarouge permet de dceler la mise en oeuvre dfectueuse de lisolation, une dgradation ou une absence locale disolant. La technique autorise une valuation qualitative de lisolation mais ne permet pas de dterminer quantitativement avec prcision les pertes nergtiques. Bardage sur une paroi latrale dun btiment : Dperditions thermiques apparentes du fait d une isolation dfectueuse.Thermogramme 10Toiture dun btiment : Dperditions thermiques apparentes au niveau des rives : isolation dfectueuse.Thermogramme 11Thermogramme 12Dperditions thermiques dune habitation ancienne (vue de la faade arrire et du pignon droit). Limage thermique nous renseigne clairement quant au mode de chauffage de la maison : cette habitation dispose de deux sources de chaleur implantes au rez-de-chausse, sur chaque pignon du btiment. On constate dimportantes dperditions thermiques par les conduits de chemines ainsi que par les murs du rez-de chausses o sont installs les lments chauffants.NB : on peut apercevoir le trac de lgout situ dans la rue bordant lhabitation en faade.306. APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 6.4 Contrle sur des quipements mcaniques :Les pices mcaniques en mouvement peuvent schauffer anormalement par manque de lubrification, usure ou encore dformation dynamique des pices (alignement incorrect par exemple). Moteur entranant une pompe hydraulique : Echauffement anormal au niveau du roulement ct attaque. Lanalyse vibratoire indiquera sil sagit dun problme dusure ou dalignement.Thermogramme 136.5 Contrle sur des quipements thermiques :Principe identique la surveillance des rfractaires dans la sidrurgie. Analyse qui permet de mettre en vidence des dgradations ou dperditions thermiques sur des quipements tels que chaudires, fours, incinrateurs, ... Incinrateur de fumes : Echauffements anormaux au niveau de lenveloppe extrieure. Louverture de la cuve aprs linspection thermographique indiquera une dgradation importante de la structure interne de par des rglages inadquats du brleur (intensit de la flamme). Thermogramme 1431THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 6. APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGEFour de recuit : Dperditions thermiques importantes au niveau dun joint latral de porte.Thermogramme 156.6 Contrles qualitatifs et quantitatifs des changes thermiques :Visualisation et quantification dchanges thermiques dans des procds de fabrication. Cylindres rchauffeurs dans la plasturgie : Analyse des uniformits latrales des T des rouleaux ainsi que la quantification des tempratures croissantes des cylindres entre lentre et la sortie du systme.Thermogramme 16Filire dans la plasturgie : Analyse de lhomognit des T de surface dune filire serpentins rchauffe par un liquide caloriporteur. Le thermogramme met en vidence lingalit de repartition des T donc identifie des zones "froides" qui rsultent de lobturation de serpentins par divers rsidus.Thermogramme 17326. APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVEPlafonds rfrigrants dans un immeuble : Analyse de lhomognit des zones rfroidies et mise en vidence de dysfonctionnement de panneaux rfrigrants (thermogramme 20 : panneau refroidi 50%).Thermogramme 18Thermogramme 19Image thermique dun changeur de chaleur : Cette image tait prise pour des raisons entirement prventives, pour contrler son efficacit. Lentre et la sortie sont visibles et lcart de temprature entre les deux conduits peut tre mesur. La temprature dans les deux conduits est rpartie uniformment, ce qui indique que lchange de chaleur fonctionne correctement.Thermogramme 2033THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 6. APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE 6.7 Localisation dune canalisation deau chaude dans une chape :(Principe identique pour la dtection de fuite dans des canalisation dans le sol).Thermogramme 21Vision relle avec l'implantation suppose de la conduite6.8 Rejet deau charge dans un bassin de dcantation(Peut-tre assimil une pollution industrielle de nos cours deau). Dans ce cas, leau de lavage est charge dimpurets et sort de lusine avec une temprature suprieure celle de leau du bassin de dcantation : on peut aisment localiser le rejet ainsi que le mode de diffusion de leau sale dans le bassin.Thermogramme 22347. TUDE DE CAS : LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE AUX CLINIQUES SAINT-JOSEPH DE LIGE THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE7. Etude de cas : la thermographie infrarouge aux cliniques Saint-Joseph de LigeAux Cliniques Saint-Joseph de Lige, on procde intervalles plus ou moins rguliers un contrle thermographique des installations lectriques. Des raccordements haute tension aux tableaux d'tages en passant par les tableaux gnraux basse tension, ce contrle est effectu en fonction de l'volution des charges sur les circuits. Il n'y a donc pas de priodicit fixe, mme si dans la pratique, on peut retrouver une certaine rgularit dans l'appel la socit qui procde ce type d'investigation sur les divers sites de l'institution hospitalire. Pour Monsieur DELHAXHE, Directeur technique aux cliniques Saint-Joseph Lige, la premire dmarche effectuer consiste faire un tat des lieux des installations existantes. Il s'agit de vrifier le bon tat gnral des installations, prioritairement, celui des anciennes installations bien sr. Par la suite, un contrle thermographique d'installations rcentes, voire neuves se justifie galement. Pour les unes, cette justification provient des modifications continuelles qui sont opres sur les divers circuits. Pour les nouvelles lignes, il s'agit davantage d'un contrle qualit. A ce titre, il serait mme envisageable de demander le contrle thermographique des nouvelles installations lors des rceptions provisoires. Jusqu' ce jour, cependant, Monsieur Delhaxhe n'a jamais retranscrit cette ventualit dans ses cahiers des charges.Clinique Notre-Dame Waremme35THERMOGRAPHIE INFRAROUGE EN MAINTENANCE PRDUCTIVE 7. TUDE DE CAS : LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE AUX CLINIQUES SAINT-JOSEPH DE LIGEAux Cliniques Saint-Joseph de Lige, le contrle thermographique entre bien dans les gestes qui sont poss en matire de scurit incendie, tel point qu'une rengociation des primes d'assurances incendie pourrait tre entame. Certes cette ngociation n'est pas facile dans la mesure o en milieu hospitalier, il n'existe pas de critres de risques objectifs comme cela existe auprs de l'UAP pour le secteur industriel. Mais, de l'aveu mme de Monsieur Delhaxhe, qui a travaill dans le secteur de la Prvention Incendie, cela pourrait avoir lieu, en concertation avec d'autres dpartements de la gestion de l'hpital... suivre. En terme d'conomie d'nergie, dans cette institution, le recours la thermographie n'a pas permis d'conomiser le moindre francs, quoique ... Monsieur Delhaxhe se souvient d'une opration de prise de vues infrarouges des faades du site de l'Esprance Montegne : les thermogrammes ont t dterminants pour dcider d'investir dans le renouvellement des menuiseries extrieures. Face la lourdeur de pareil investissement, les images infrarouges ont convaincu les plus hsitants. Actuellement, la prise de vue infrarouge et l'analyse des thermogrammes par le spcialiste correspond 2 jours d'intervention par an, soit un budget de 30.000 Bef par an et par site . A la suite de ces interventions, on ne dcouvre plus, aujourd'hui, de problme de surchauffe ou de dsquilibres lectriques. Mais ce genre d'analyse reste intressant parce que complmentaire au suivi permanent des quipes d'lectriciens.Clinique Notre-Dame Hermalle sous ArgenteauClinique de lEsprance Montegne368. BibliographieOUVRAGES DE REFERENCE :1.MESURE PAR THERMOGRAPHIE INFRAROUGE de Dominique PAJANI. ADD Editeur, 72/74 rue B. Isk - F92350 LE PLESSIS ROBINSON.2.THERMOGRAPHIE INFRAROUGE APPLIQUEE A LA MAINTENANCE INDUSTRIELLE de Dominique PAJANI & Pierre BREMOND. ADD Editeur, 72/74 rue B. Isk - F92350 LE PLESSIS ROBINSON.ARTICLES DIVERS : 1. LA THERMOGRAPHIE par Jean-Pierre de MAGNEE, charg de cours lUCL, FSA-MECA-PRM, Mca 2711/1992. LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE 2me partie. Revue "Technica" N441 - Novembre - Dcembre 1984. THERMOGRAPHIC INSPECTION OF ELECTRICAL INSTALLATIONS. Agema Infrared Systems AB, Box 3, 182 11 Danderyd. INFRA-NEWS. European Headquarters V.B.R. Inframetrics. Mechelse Steenweg 277, B-1800 Vilvoorde - BELGIUM.2.3.4.Ralisation : Institut wallon asblBoulevard Frre Orban, 4 5000 Namur Tl. : 081/ 25 04 80diteur responsable : Ministre de la Rgion wallonne DGTRE Service de lEnergieAvenue Prince de Lige, 7 5100 Jambes Tl. : 081/ 32 12 11D G T R E

Recommended

View more >