La termografia (Infrared Thermographic Testing – generalmente abbreviato con la sigla “TT”) è un metodo non distruttivo, che determina la temperatura superficiale degli oggetti. Ciò è possibile mediante appositi strumenti, denominati video-radiometri, che captano la radianza che i corpi avente temperatura superiore a 0 K, ovvero -273°C, emettono per irraggiamento (Legge di Stefan-Boltzmann).
Tali strumenti percepiscono, tramite appositi sensori, le radiazioni elettromagnetiche comprese nella banda spettrale dell’IR (infrarosso), la cui lunghezza d’onda è compresa tra 0,8 µm e 1 mm (tra radiazioni “radio” e radiazioni “visibili”). In realtà, la maggior parte degli strumenti in commercio sfruttano le “finestre atmosferiche” della radiazione IR nei campi 2-5 µm (SW – short wave) e 8-14µm (LW – long wave).
La materia è piuttosto articolata e per effettuare rilievi termografici ed analisi delle informazioni ottenute dai rilievi (report), la norma UNI EN ISO 9712:2012 richiede che gli operatori addetti in genere a prove non distruttive in campo industriale (la norma prevede complessivamente 10 metodi), debbano essere qualificati e certificati secondo specifici criteri.
L’Ing. Andrea Giordano, titolare dello Studio S.G.A. Engineering & Consulting ha conseguito il titolo di operatore di 2° livello (certificazione rilasciata da R.I.N.A. Service S.p.A.), potendo quindi operare rilievi e studi analitici nel campo termografico.
Tralasciando, in questa breve trattazione, la teoria e le varie norme che contraddistinguono questo tipo di prove non distruttive, di seguito si elencano i principali problemi risolvibili con la tecnica termografica e i metodi di risoluzione che il ns. Studio mette a disposizione.
1. RILIEVO DI IRREGOLARITA’ TERMICHE NELL’INVOLUCRO EDILIZIO O IN COIBENTAZIONI INDUSTRIALI
Applicando normative specifiche (UNI 13187:2000, UNI 10824-1:2000, etc.) la tecnica della termografia “attiva” permette di rilevare:
- la presenza di difetti di isolamento (ad es. cappotto termico mal eseguito, isolante non inserito in modo corretto e/o omogeneo, ponti termici, etc.);
- infiltrazioni d’aria dall’involucro edilizio, da porte e finestre (prova eventualmente implementabile con blower test);
- difetti di coibentazione termica (celle frigo, sistemi di accumulo del calore, etc.)
Esempio di difetto di isolamento di una facciata, vista dall’esterno
Esempio di difetto della permeabilità di un serramento
Esempio di assenza di isolamento locale nell’involucro edilizio
2. RILIEVO DI DISTACCHI DI RIVESTIMENTI EDILIZI
La tecnica della termografia “attiva” permette di rilevare, sfruttando le differenti capacità termiche e conducibilità termiche dei materiali e dell’aria, superfici piastrellate o intonacate interessate da fenomeni di distacco.
Ciò è sicuramente interessante, per ragioni di sicurezza, specialmente in facciate o solai di vecchi edifici, dove l’eventuale distacco di intonaci o piastrelle potrebbe causare ferimento dei passanti. Il tema è molto recente, specie in contesti particolari come le scuole, e la termografia, se ben fatta, può dare delle prime indicazioni sullo stato del rivestimento.
Esempio di difetto della permeabilità di un riquadro di piastrelle
3. RILIEVO DELLA TESSITURA STRUTTURALE
La tecnica della termografia “attiva” permette di rilevare, a titolo esemplificativo e non esaustivo:
L’orditura di un solaio (direzione, numero dei travetti di solaio), utile a conoscersi, specie se debbano essere effettuati interventi di ristrutturazione, adeguamenti edilizi, etc;
La tessitura di una parete;
La presenza di “corpi estranei” all’interno di murature.
Esempio di determinazione dell’orditura di un solaio ed interasse dei travetti
4. RILIEVO DELLE INFILTRAZIONI O PERDITE DA TUBAZIONI
La termografia permette di rilevare, sfruttando le differenti capacità e conducibilità termiche dei materiali e dell’acqua:
- Infiltrazioni d’acqua nelle coperture;
- Perdite d’acqua dai sistemi di distribuzione di liquidi (acqua sanitaria, acqua di impianti di riscaldamento, acque di scarico, etc.);
- Mappatura di tubazioni sotto traccia.
Alcune problematiche possono essere rilevate solo con la tecnica termografica “attiva”. In alcuni casi, quando si rilevano elementi edilizi con temperatura superiore al DEW POINT (punto di rugiada), è possibile sfruttare la naturale tendenza dell’umidità, contenuta nella struttura edile difettosa (ad es. parete), ad evaporare e a mostrare le zone “fredde”.
Esempio di infiltrazioni d’acqua in un pavimento
5. RILIEVO DI ANOMALIE DI IMPIANTI ELETTRICI
La termografia permette di rilevare:
- Sovraccarichi di linea / sbilanciamento di corrente;
- Serraggi difettosi, ossidazione di componenti elettrici;
- Danni a componenti elettrici (guasto di fusibili, etc.);
- Difetti in generatori FV (hot spot)
Il principio è piuttosto semplice. Gli apparecchi elettrici si scaldano a causa del passaggio di corrente elettrica. In particolare, la potenza termica associata al passaggio di corrente elettrica in un conduttore è determinabile con la formula:
P = R x I2
Dove:
P = potenza [Watt]
R = resistenza [ohm]
I = corrente elettrica [Ampere]
Pertanto, al raddoppiare del passaggio di una corrente elettrica in un conduttore, la potenza termica associata a quella corrente (quindi l’energia termica emessa) quadruplicherà.
Con un video-radiometro IR risulta quindi piuttosto semplice effettuare delle misurazioni di temperatura (analisi quantitativa), eventualmente utilizzando, laddove possibile, marcatori ad emissività nota.
Capire in anticipo se l’impianto elettrico funziona correttamente permette di mantenere più a lungo la vita utile dell’impianto, evitando che gli involucri dei conduttori perdano le proprie caratteristiche dielettriche (ciò avviene generalmente per temperature superiori a 70°C). Mediamente, un aumento di 10°C oltre a quella massima, comporta il dimezzamento della vita utile del componente elettrico.
Altresì è possibile comprendere, verificando le differenze di temperatura associate a sistemi trifase, la necessità di un rifasamento che, altrimenti, potrebbe comportare nel tempo seri danni a motori elettrici. Generalmente, una differenza di temperatura di 5°C tra fasi è segno di un’anomalia impiantistica (eccessivo carico da una fase, serraggio non corretto, etc.).
Esempio di misurazione di temperatura in una presa elettrica, percorsa da un carico elettrico
Esempio di difetto elettrico rilevato con videoradiometro IR
Un’applicazione molto comune negli ultimi anni, vista la loro massiccia diffusione, è quella di verificare il corretto funzionamento di moduli fotovoltaici.
Un difetto in un modulo FV o in una cella FV, possono essere evidenziati con la termografia IR, rilevando le temperature superficiali dei moduli, in giornate dal cielo terso, con un buon irraggiamento solare.
Tali difetti sono generalmente riscontrabili con un incremento di temperatura (hot spot), che spesso supera gli 80°C e che può comportare l’origine di incendi sulle coperture (a proposito, si rimanda alla nota pubblicazione dei Vigili del Fuoco, sempre consultabile dal nostro sito al link www.sga-ingegneria.it/news-ultime-novita/57-cause-di-incendio-negli-impianti-fv.html ).
Un buon controllo termografico può rilevare la formazione di hot spot e permette eventualmente di richiedere al fabbricante dei moduli FV la loro sostituzione gratuita, se in garanzia.
Esempio di controllo IR di moduli FV in copertura e rilevo di hot spot
6. RILIEVI MECCANICI
La termografia IR permette di rilevare:
- Problemi di cablaggio morsettiera;
- Surriscaldamento di cuscinetti;
- Temperature degli statori e surriscaldamento degli avvolgimenti interni al motore;
- Disallineamenti degli assi di rotazione in prossimità dei giunti.
I controlli termografici, eventualmente uniti ad altre metodologie di prove, possono rilevare eventuali difetti meccanici che, se non prontamente eliminati, a lungo possono causare guasti e conseguenti fermi di produzione.
Esempio di controllo IR di un motore elettrico
