Desenvolvimento de um Sistema de Radiografia Computadorizado de Alta Energia para Inspeção e Monitoramento da Integridade Estrutural dos Tirantes de Aço no Concreto Armado de Linha de Transmissão Energizada de 500 KV

Abstract

A inspeção e o monitoramento não destrutivos de descontinuidades ocultas nos tirantes e stub no interior de grandes estruturas de concreto armado, como são utilizados em linhas de transmissão, representam um desafio de alta complexidade no campo, especialmente quando a espessura da estrutura é igual ou superior a 200 mm e está energizada. Métodos tradicionais de ensaio não destrutivo (END), como radar de penetração no solo (GPR), ultrassom, martelo de rebote, embora amplamente empregados na inspeção de concreto armado, apresentam limitações significativas na detecção de falhas internas nos tirantes e no stub em elementos de grande espessura. Nesse contexto, a radiografia com raios-X de alta energia emerge como uma alternativa viável. Contudo, seu uso é desafiado por questões relacionadas ao controle do espalhamento de radiação devido ao efeito Compton, à necessidade de imagens radiográficas de alta qualidade e à indispensabilidade de planos de proteção radiológica gerais e específicos. Detectores de radiografia digital de alta sensibilidade, como os Imaging Plate, também impõem desafios operacionais quando utilizados com feixes de raios-X de alta energia, pois foram desenvolvidas para aplicações de raios X de baixa energia. Neste estudo, testamos e avaliamos o desempenho de um sistema radiográfico composto de um gerador transportável de raios-X betatron, desenvolvido para aplicações industriais e operando com energias de raios-X de 2 MeV a 7,5 MeV com ajuste de energia de 0,1 MeV. Foram empregados detectores de alta sensibilidade Imaging Plates de três fabricantes distintas, uma escolha motivada pela sua baixa taxa de dose em comparação com aceleradores lineares (LINACs), o que os torna ideais para este tipo de aplicação. Com o intuito de realçar as regiões de interesse (ROI) das imagens radiográficas, técnicas de processamento de imagem digital foram empregadas utilizando softwares comerciais. A metodologia experimental incluiu a realização de ensaios laboratoriais em dois tipos de corpos de prova de concreto armado encontrado em campo: seções de concreto armado de 200 mm × 200 mm e de 600 mm × 600 mm, e em blocos cilíndricos de concreto sem armadura com 250 mm de diâmetro até 1.500 mm de comprimento. Tais ensaios foram cruciais para a avaliação da penetração dos feixes de raios-X de alta energia e para a definição de parâmetros radiográficos ótimos visando aplicação em campo. Além disso, foram investigados uso de filtros físicos de cobre e de chumbo com o propósito de otimizar a relação sinal-ruído buscando minimizar o efeito Compton na qualidade de imagem. Os resultados obtidos validaram a capacidade de gerar imagens radiográficas de alta qualidade no interior de estruturas de concreto armado pelo sistema de radiografia computadorizada de alta energia. Verificou-se que a análise detalhada das regiões de interesse (ROI) foi substancialmente aprimorada pela combinação dos filtros físicos de cobre e chumbo e com o processamento de imagem digital, evidenciando a criticidade dessas técnicas para a precisão diagnóstica. Adicionalmente, um fator técnico crucial para o uso em campo do sistema radiográfico com betatron testado em laboratório é o emprego de um nobreak de 10 kVA para garantir o fornecimento de energia de qualidade.