Termografia, condizioni e limiti per l’applicazione in edilizia

Concludiamo il nostro breve viaggio nel mondo della termografia. Dopo aver trattato delle indagini non distruttive e la termografia ad infrarossi (vedi “Efficienza energetica, la termografia mette a nudo l’involucro edilizio“), della qualificazione degli operatori (vedi “Termografia, la qualificazione e la certificazione degli operatori“), ora ci concentriamo sui possibili ambiti di applicazione della termografia ad infrarossi.

Edilizia

–  Identificare vuoti e/o cavità nella muratura, occultate dal rivestimento.

–  Identificare differenti tessiture murarie, occultate dall’intonaco.

–  Localizzare la presenza di elementi strutturali lapidei, metallici o lignei, coperti da decorazioni e/o modanature.

–  Rivelare cavità o canne fumarie occluse perché in disuso o murate.

–  Osservare ammorsature tra strutture murarie con materiali differenti.

–  Osservare centinature di coperture voltate.

–  Osservare strutture in c.c.a. (solai, travi, pilastri).

–  Rivelare la presenza di impianti idrici, termici e sanitari in funzione ed identificarne eventuali perdite.

–  Rivelare le canalizzazioni di distribuzione degli impianti elettrici.

–  Rivelare le dispersioni dovute a deficienze di coibentazione, posa non corretta degli isolanti e delle guaine (e soprattutto del cappotto termico isolante!), mancata adesione dell’isolante con il sottofondo murario, distacchi corticali non visibili ad occhio nudo, danneggiamento delle impermeabilizzazioni e relative infiltrazioni d’acqua.

–  Coadiuvare il certificatore nella diagnosi energetica degli edifici, ponderando l’incidenza dei ponti termici nell’isolamento dell’involucro.

–  Rivelare eventuali elementi metallici nella muratura (capo chiavi, catene, etc.).

–  Rivelare distacchi di pannelli, piastrelle, pietre o mosaici in facciata e/o sui pavimenti.

–  Rivelare infiltrazioni d’aria nei serramenti, indicando errato montaggio o allineamento.

–  Verificare il regime termo igrometrico della muratura, individuando eventuali problemi di muffa, condensa, umidità e capillarità nelle strutture.

–  Verificare eventuali protettivi e idrorepellenti applicati sulle strutture.

–  Verificare e collaudare gli eventuali sistemi di deumidificazione della muratura e loro efficacia.

–  Eseguire una manutenzione predittiva per verificare il degrado precoce dei materiali.

–  Verificare l’omogeneità nella realizzazione di manufatti in calcestruzzo, sia per gettata in sito che precompressi.

–  Verificare l’omogeneità dopo interventi di ristrutturazione di facciate e/o parti di esse con malte e resine cementizie diverse dalle originali.

–  Monitorare edifici storici o beni artistici che vanno preservati e mantenuti in determinate condizioni.

Industria

–  Verifica dei quadri elettrici (hot spot, surriscaldamento, sbilanciamento delle fasi, innesto lasco, crimpaggio/serraggio lasco, ossidazione dei componenti metallici, ossidazione su porta fusibile, interruttori danneggiati, sovraccarico di linea, problematiche di cablaggio o morsetteria, cavi piegati a ridotta proprietà conduttiva, trasformatori e condensatori difettosi).

–  Previsione dei guasti per anticipo degli interventi su macchine elettromeccaniche (surriscaldamento e/o usura cuscinetti, attriti anomali, mancanza o insufficienza di lubrificante, surriscaldamento oltre specifiche tecniche, motori, pompe, surriscaldamento degli avvolgimenti interni – rotorici o statorici, disallineamento di giunti fuori asse).

–  Individuazione di pannelli fotovoltaici danneggiati o difettosi.

–  Nell’industria nautica si può eseguire il controllo delle carene individuando zone di umidità, eventuali fratture, delaminazioni, o più semplicemente ricercando eventuali strutture interne al composito quali lande, bulbi ecc., o chiodature in caso di imbarcazioni in legno, o individuando vecchie riparazioni (ad es. stuccature), altrimenti invisibili. Si possono inoltre localizzare i fori non opportunamente sigillati, ricercare infiltrazioni d’umidità per imbarcazioni in vetroresina (osmosi).

–  Nell’industria aeronautica ed aerospaziale si impiega la termografia di tipo “lock in” sia per l’analisi termoelastica degli sforzi (TSA: transportation security administration) per la rilevazione non distruttiva di difetti su materiale composito.

–  Nella produzione e distribuzione energetica (teleriscaldamento), è possibile individuare e localizzare le perdite, valutare lo stato delle coibentazioni e degli allacciamenti di fornitura del calore.

–  Verifica delle linee elettriche ad alta tensione (strefolature, ossidazioni ed altre anomalie).

Contenzioso

–  Perizie giudiziali (consulenze tecniche di parte o d’ufficio).

–  Perizie preliminari al rilascio di polizze assicurative (verifica delle precondizioni minime ed analisi del rischio / convenienza a tutela dell’erogante).

–  Verifiche e collaudi operativi, per attestare la posa ed installazione “a regola d’arte”.

–  Verifiche delle precondizioni necessarie ad effettuare un determinato intervento.

I limiti della termografia

Ovviamente, dopo aver eviscerato la materia in maniera estesa, ma non certamente esaustiva, non resta per completezza e correttezza che elencarne anche i limiti, analizzandone le criticità.

La termografia è fortemente influenzata dalle condizioni ambientali e climatiche del luogo in cui si opera, pertanto occorre rispettare alcune regole generali per ottenere risultati corretti:

–  Operare in assenza di irraggiamento solare, meglio se dopo il tramonto quando la struttura da analizzare è in fase di raffreddamento.

–  Operare in assenza di pioggia e di vento.

–  La temperatura, l’umidità e la velocità del vento influenzano la qualità dei risultati, in quanto essi modificano le modalità con cui avviene lo scambio termico tra materiali e l’ambiente circostante; pertanto è necessario avere un controllo strumentale di questi fattori.

–  È necessario inoltre che a cavallo della struttura vi sia uno sbalzo termico di almeno 10 °C al fine di apprezzare sui termogrammi le anomalie termiche eventualmente presenti.

–  È importante infine tenere in considerazione la presenza di sorgenti calde, quali tubazioni non coibentate o elementi scaldanti, che possono influenzare la distribuzione di temperatura sui componenti l’involucro, ed i riflessi provenienti da altre superfici che potrebbero essere scambiati per difetti della struttura.

Le condizioni ottimali per produrre termogrammi perfetti

Per la misura degli infrarossi sono importanti soprattutto condizioni ambientali stabili.

Ciò significa che il clima e gli oggetti nell’ambiente di misura, così come qualunque altra influenza, non devono cambiare durante la misura. Questo è l’unico modo per valutare possibili fonti d’interferenza e documentarle per la successiva analisi.

Per misure all’aperto, le condizioni atmosferiche devono essere sempre e comunque stabili ed il cielo nuvoloso al fine di schermare l’oggetto dell’indagine sia dalla luce diretta del sole sia dalla “radiazione diffusa fredda della volta celeste”.

Bisogna anche tenere presente il fatto che gli oggetti da termografare possono essere ancora caldi per effetto della precedente esposizione alla luce solare a causa della loro capacità di accumulare calore.

E’ bene tener conto ancora che, per la termografia in ambito edile, si raccomanda una differenza di almeno 15 °C tra la temperatura esterna e quella interna.

Le condizioni di misura ideali sono pertanto riassumibili in:

–  Condizioni atmosferiche stabili;

–  Cielo nuvoloso prima e durante la misura (per misure all’aperto);

–  Assenza di luce solare diretta prima e durante la misura;

–  Assenza di precipitazioni;

–  Superficie dell’oggetto di misura asciutta e priva di fonti termiche d’interferenza (es. assenza di fogliame sulla superficie);

–  Assenza di vento o correnti d’aria;

–  Assenza di fonti d’interferenza nell’ambiente di misura o nel percorso di trasmissione;

–  La superficie dell’oggetto di misura è ottimale se ha emissività elevata e nota.

Quando si scatta un’immagine termica (termogramma), bisogna sempre prestare attenzione a due particolari fattori:

– scegliere il giusto campo d’inquadratura

–  mettere a fuoco correttamente l’immagine termica sull’area rilevante per la misura.

Come con una normale fotografia digitale, non si possono modificare né il campo d’inquadratura né l’immagine, una volta che l’immagine termica è stata salvata.

Per ottenere un’immagine termica ineccepibile, si possono apportare le seguenti modifiche nella termocamera e nel software di analisi e post produzione specifico del produttore:

–  Modificare l’impostazione dell’emissività e della compensazione della temperatura riflessa (RTC).

–  Scegliere una paletta di colori adeguata (es. ferro, arcobaleno, ecc.). In base alla paletta di colori si otterrà un’immagine termica a contrasto elevato e quindi facile da interpretare.

–  Regolare manualmente la scala di temperatura. In questo modo si potrà migliorare la gradazione di temperatura od il colore dell’immagine termica.

Osservare i seguenti consigli per scattare un buon termogramma:

–  Considerare, prevenire o schermare tutte le fonti d’interferenza.

–  La superficie dell’oggetto di misura deve essere priva di fonti ottiche e termiche d’interferenza.

–  Ove possibile, rimuovere le coperture e gli oggetti che causano interferenza dall’ambiente.

–  Cambiare posizione quando si effettua la misura al fine di individuare qualunque riflessione (le riflessioni si spostano, mentre le caratteristiche termiche dell’oggetto di misura restano nello stesso posto, anche se cambia l’inclinazione).

–  L’area di misura non deve mai essere più grande dell’oggetto di misura.

–  Mantenere la distanza di misura quanto più piccola possibile.

–  Usare una lente appropriata per il vostro tipo di misura (teleobiettivo o grandangolo).

–  Per una misura esatta dei dettagli, si raccomanda di usare un cavalletto.

–  La forma ed il disegno dell’oggetto di misura deve essere noto, al fine di poterne identificare correttamente le caratteristiche termiche.

–  Utilizzare una termocamera con una fotocamera digitale integrata in modo da poter usare immagini reali per l’analisi comparativa tra fotogramma e termogramma in un momento successivo.

–  Annotare tutte le condizioni ambiente e misurarle e documentarle dove necessario per un’analisi successiva delle immagini termiche.

Curiosità varie

Il fumo è più trasparente nell’infrarosso rispetto alla luce visibile, perciò i vigili del fuoco possono utilizzare apparecchi infrarossi per orientarsi in ambienti saturi di fumo.

Un utilizzo molto comune dell’infrarosso è come mezzo di trasmissione dati: nei telecomandi dei televisori (per evitare interferenze con le onde radio del segnale televisivo), tra computer portatili e fissi, palmari, telefoni cellulari e svariati altri apparecchi elettronici.

Anche la luce usata nelle fibre ottiche è spesso infrarossa.

La radiazione infrarossa è inoltre utilizzata nella spettroscopia infrarossa, tecnica impiegata nella caratterizzazione dei materiali.

Per concludere ecco un breve compendio riassuntivo di termini e definizioni in tema di termografia.