Scopri Come Funziona la Telecamera per Termografia e le Sue Sorprendenti Applicazioni

Le termocamere sono strumenti versatili con una vasta gamma di applicazioni, che vanno oltre gli usi ingegneristici di base e il supporto ai servizi di emergenza. In questa sezione, esamineremo alcuni degli scenari più comuni in cui le termocamere si rivelano preziose.

Principi di funzionamento della termocamera

Una telecamera termografica a infrarossi (o termocamera) è uno strumento che rileva a distanza l'energia infrarossa (o termica) e la converte in un segnale elettronico, che viene in seguito elaborato al fine di produrre immagini video e realizzare calcoli della temperatura. Le termocamere producono immagini di infrarossi invisibili, o radiazioni di calore, e rappresentano un preciso strumento di misurazione non a contatto delle temperature.

Partendo dalla considerazione che quasi tutte le apparecchiature, prima di danneggiarsi, si surriscaldano, le termocamere rappresentano uno strumento efficace ed economico di diagnostica, in diversi campi di applicazioni. Il calore rilevato da una termocamera può essere quantificato con estrema precisione, permettendo all'utente di monitorare la performance termica e, allo stesso tempo, di identificare e valutare l'entità di problemi di natura termica.

La fotocamera termografica misura e visualizza le radiazioni infrarosse emesse dagli oggetti. Tuttavia, la radiazione rilevata dalla telecamera non è unicamente dipendente dalla temperatura degli oggetti, ma è anche determinata dall'emissività. Nella misura della temperatura assoluta sono da considerare molteplici parametri quali: riflessioni delle superfici, angolo di misura, umidità, temperatura ambiente e emissività della superficie misurata. Normalmente gli oggetti presentano emissività che vanno approssimativamente da 0.1 a 0.95.

Tipi di termocamere

Le termocamere presenti oggi sul mercato si dividono in 2 tipologie:

Raffreddate
Non raffreddate

Le precisioni più alte si ottengono con le termocamere raffreddate, che presentano però problematiche inesistenti nell’altro gruppo e spesso costi più elevati. Per questo motivo, in campo edile, le termocamere non raffreddate hanno una maggior diffusione.

Termocamere raffreddate

Le termocamere raffreddate sono quelle che garantiscono la più alta precisione nella misurazione. Esse sono costituite da:

Un sensore
Un sistema di raffreddamento
Un sistema di scansione
Un obiettivo

Termocamere non raffreddate

Le termocamere non raffreddate differiscono dalle precedenti perché non necessitano di un sistema di raffreddamento. Il sensore (il microbolometro) è costituito da una matrice di rilevatori che vanno a comporre il sensore stesso. Rispetto alle termocamere raffreddate dove un unico sensore, tramite il sistema di scansione, analizza i pixel dell’immagine termica, in quelle non raffreddate vi è una correlazione diretta tra il pixel del sensore ed il pixel analizzato sull’immagine termica.

Applicazioni delle termocamere

Telecamere termiche per droni

La termografia viene spesso utilizzata nei droni a pilotaggio remoto (UAV), per migliorare le capacità generali di ricognizione in condizioni pericolose o difficili da osservare. Nei droni per hobbisti, la termografia può essere una grande risorsa, come ad esempio per la fotografia, mentre risulta molto vantaggiosa per le unità di risposta alle emergenze, le squadre di ricerca e soccorso e nelle applicazioni militari tattiche.

Termocamere per rilevazione degli incendi

La termografia non solo aiuta i vigili del fuoco a localizzare i sopravvissuti in condizioni di scarsa visibilità, come quando si è in presenza di polvere, nebbia, cenere e altri contaminanti, ma può anche aiutare a rilevare punti caldi, ulteriori potenziali fonti di incendio o indicare la presenza di incendi ancora accesi che potrebbero provenire da luoghi inaspettati, come il sottosuolo o all'interno di muri cavi.

Termocamere per dispositivi Apple e Android

Per un'esperienza reale di termografia su uno smartphone, è necessario acquistare una termocamera ausiliaria che può essere collegata al telefono e utilizzata insieme a un'app dedicata per l'hardware. Le versioni di buona qualità sono vendute da marchi come Flir. Non sono accessori economici ma sono attualmente l'unico modo per eseguire un vero rilevamento del calore tramite uno smartphone.

Termocamere per la fauna selvatica

La fotografia naturalistica, il monitoraggio degli animali e il monitoraggio ambientale sono oggi tutti usi comuni della tecnologia di imaging termico. Le telecamere IR dotate di sensori intelligenti possono essere configurate e lasciate senza operatore in habitat naturali, attivandosi automaticamente in presenza di fauna selvatica notturna, altrimenti difficile da individuare. Inoltre, si fa affidamento sul rilevamento termico per poter localizzare gli animali a sangue caldo in condizioni di scarsa visibilità e per aggirare la loro mimetizzazione.

Termocamere per la visione notturna

Sebbene la visione notturna fornisca spesso un'immagine più naturalistica nelle giuste condizioni, è anche significativamente meno efficace della termografia nel rivelare bersagli oscurati da nebbia, fumo, polvere o camuffamento.

Termocamere a infrarossi industriali

Molte delle attuali termocamere sono certificate specificamente per l'uso industriale, con varie configurazioni e standard di produzione differenti disponibili sul mercato per adattarsi a una gamma di applicazioni e ambienti particolarmente impegnativi.

Telecamere termiche di sicurezza

Negli ultimi anni è diventata una pratica sempre più standard affidarsi ad apparecchiature di sorveglianza con immagini termiche per ottenere i migliori risultati possibili in termini di protezione, identificazione e ritorno sull'investimento.

Le telecamere termiche di sicurezza funzionano in modo affidabile in aree con scarsa illuminazione e scarsa visibilità, oltre a fornire la capacità di rimuovere gran parte del disturbo visivo, come il fogliame che si trova spesso vicino agli uffici e ai magazzini. Inoltre, le telecamere CCTV per immagini termiche sono generalmente dotate di sensori intelligenti e tecnologia di analisi avanzata per ridurre il numero di falsi allarmi. Infine, i sistemi basati sul rilevamento del calore sono spesso più economici da installare ed eseguire a lungo termine rispetto alle configurazioni CCTV standard, che devono essere posizionate lungo ogni linea di vista disponibile per essere pienamente efficaci e che spesso richiedono costose luci aggiuntive.

Termografia in edilizia

La termografia può essere utilizzata in ambito edile per diversi scopi, tra cui le diagnosi energetiche e la valutazione di eventuali interventi di riqualificazione. Utilizzando una termocamera, infatti, è possibile rilevare le differenze di temperatura nei diversi punti dell’edificio, rilevando dispersioni di calore. La causa potrebbe essere un carente isolamento o un ponte termico da risolvere.

La termografia, infatti, può essere utilizzata anche a seguito dell’intervento di un isolamento a cappotto, per verificare la corretta posa in opera. Così facendo è possibile anche verificare la tenuta all’aria di infissi, cassonetti e finestre.

Altri utilizzi in edilizia possono riguardare anche la ricerca di eventuale umidità nelle murature, che chiaramente incide sulla loro temperatura. In occasione di degrado dell’edificio, infatti, la termografia è generalmente una delle tecniche più utilizzate, anche per i costi ridotti che comporta. Oltre all’umidità, possono essere facilmente rilevate anche eventuali perdite di acqua, valutando problemi dovuti a allagamenti o grosse infiltrazioni.

Verifica degli impianti elettrici

La termografia è utile anche nei casi in cui si voglia verificare un impianto elettrico, ad esempio individuando anomalie o malfunzionamenti, sia per ricercare un problema che per effettuare manutenzione preventiva.

Un punto caldo in un circuito elettrico potrebbe essere indice di problemi di corrosione, ossidazione o di collegamenti allentati o difettosi. Allo stesso modo, anche un componente non funzionante può essere individuato facilmente. Rilevando le differenze di temperatura, quindi, è possibile pianificare adeguate attività di manutenzione, in modo mirato rispetto a quanto rilevato.

Verifiche termografiche nel fotovoltaico

La termografia è molto utile anche per la verifica e manutenzione degli impianti fotovoltaici, di cui si può controllare qualità e rendimento delle singole celle. Alcuni guasti, infatti, possono portare al surriscaldamento di alcune parti del pannello, che altrimenti non potrebbero essere rilevate. Tra i guasti indagabili con la termografia ci sono sicuramente anche la delaminazione dei pannelli, il funzionamento a vuoto, cortocircuiti, rotture delle celle.

Vantaggi della termografia

Le principali caratteristiche che rendono la termografia una tecnica sempre più utilizzata sono le seguenti:

Consente di analizzare la temperatura di qualsiasi oggetto senza contatto diretto, ovvero in modo non invasivo, permettendo di effettuare misurazioni ripetute nel tempo.
È in grado di rilevare differenze di temperatura nell’ordine di centesimi di grado.
Offre un ampio intervallo di misurazione, con strumenti standard di laboratorio che coprono temperature da 20°C a 1500°C.
Aumenta le probabilità di individuare con precisione guasti o difetti, anche se non ancora critici.
Non richiede il fermo degli impianti ma al contrario, le misurazioni devono essere effettuate con impianti in funzione, preferibilmente sotto massimo carico.
Consente interventi mirati e preventivi, riducendo così i costi di manutenzione.
Riduce il rischio di eventi catastrofici come incendi o blocchi produttivi improvvisi.

Limitazioni della termografia

Le limitazioni all’uso della termografia invece sono legate all’alto costo dell’apparecchiatura, alla necessità di un operatore qualificato e ad alcuni impedimenti di tipo tecnico come:

La difficoltà di ottenere dati precisi e veritieri per materiali con bassa emissività.
La necessità in alcuni casi di schermare la termocamera dalle emissioni ambientali.
L’influenza delle condizioni climatiche nel caso di utilizzo in ambito edile architettonico.