Termografia: Scopri i Segreti, le Incredibili Applicazioni e Come Calcolare la Temperatura Riflessa con Precisione

La termografia è una tecnica diagnostica non invasiva in grado di rilevare l’intensità delle radiazioni infrarosse (cioè il calore) emesse, riflesse ed eventualmente trasmesse da un corpo e ne determina la distribuzione superficiale delle temperature mediante alcuni parametri. Tra questi, i principali sono l’emissività ε e la temperatura riflessa apparente Trif.

La circolare esplicativa alle NTC 2018 indica la termografia tra le principali tecniche diagnostiche non distruttive finalizzate a classificare la qualità della muratura per il raggiungimento del livello di conoscenza 2 (LC2). Le indagini da svolgere in situ possono essere di tipo qualitativo o quantitativo, e, a loro volta possono essere suddivise in indagini distruttive, leggermente distruttive e non distruttive.

Principi di Funzionamento della Termografia

La termocamera impiegata per il rilievo della radiazione termica è sostanzialmente simile ad una macchina fotografica, in grado però di impressionare la radiazione infrarossa. Il calore emesso da un oggetto sotto forma di radiazione infrarossa viene captata dall’ottica e concentrata sul sensore termico.

Il termogramma è un’immagine costituita da una matrice di punti, del tutto analoga ad una fotografia digitale, che raccolgono le informazioni radiometriche incidenti sul sensore della termocamera. L’energia termica rilevata viene convertita in temperatura superficiale, impostando emissività e temperatura riflessa, e ad ogni pixel dell’immagine termica viene attribuito un colore (scala di grigi o falsi colori). L’insieme dei pixel colorati riproduce forma e dimensioni degli elementi nascosti, per esempio, sotto l’intonaco.

Termografia Passiva e Comportamento Termico dei Materiali

La termografia passiva permette di rilevare la radiazione termica emessa da un corpo senza apportare alcuna sollecitazione termica; permette quindi di svolgere le verifiche termoigrometriche delle murature e delle dispersioni termiche dell’involucro edilizio. Dopo un prolungato riscaldamento, la termocamera permette di rilevare l’energia emessa dal corpo analizzandone il flusso termico.

In una muratura il calore si diffonde per conduzione tra i vari strati di materiali che compongono la muratura e si scalderanno in maniera differente in ragione di caratteristiche fisiche differenti in termini di massa, inerzia e conducibilità termica. Il calore si distribuirà maggiormente se trova materiali più conduttori (es. la muratura) o si accumulerà se incontrerà materiali/fluidi più isolanti.

Come esempio, si consideri una struttura composta da mattoni e pietre, con un rivestimento di intonaco. La pietra è caratterizzata da conducibilità termica più elevata del mattone e da un calore specifico generalmente più basso. In seguito ad un riscaldamento dovuto, ad esempio all’irraggiamento solare, si osserverà un incremento più rapido della temperatura nelle pietre, rispetto ai mattoni.

Influenza del Colore delle Superfici

Particolare attenzione va portata quando si analizzano superfici colorate durante processi di scambio termico per irraggiamento. Le superfici scure e chiare, a parità di condizioni superficiali, hanno la stessa emissività, ma differente fattore di assorbimento delle radiazioni termiche. Per esempio, sulle superfici scure la componente di radiazione riflessa è molto bassa, poiché la superficie assorbe buona parte dell’energia che incide su di essa e la riemette completamente. Nel caso di superfici colorate solo una parte delle radiazioni incidenti viene assorbita, mentre la restante parte viene riflessa.

Applicazioni della Termografia nel Settore Edile

Risulta quindi comprensibile come sia efficace l’impiego della termografia per rilevare strutture lignee non visibili poiché rivestite da intonaco, canne fumarie murate o quadri fessurativi non riconoscibili a vista come quelli presenti lungo gli intradossi delle volte. La stessa metodologia di prova sopra descritta si può applicare ad una muratura intonacata per il rilievo delle tessiture murarie rivestite da intonaco. Questo metodo di rilievo risulta quindi indispensabile quando si devono verificare le tipologie murarie impiegate per la costruzione di una struttura e altre discontinuità strutturali (es. presenza di tamponature, interventi di consolidamento non documentati), non visibili ad occhio nudo e connessi all’evoluzione storica della fabbrica oggetto di intervento.

Durante la fase di riscaldamento avremo un passaggio di calore tra i vari strati della muratura a partire dall’intonaco esterno. Dove i materiali sono più omogenei (intonaco e malta) il flusso di calore passerà più agevolmente, mentre dove ci sarà un cambio di materiale nella compagine muraria (mattoni, pietre, metalli) il passaggio di calore subirà delle modifiche in base alla maggiore o minore resistenza termica offerta dai vari materiali.

Avremo così un leggero accumulo di calore in corrispondenza dei mattoni (aree calde nel termogramma) rispetto ai giunti di malta oppure un maggiore passaggio di calore (aree più fredde nel termogramma) in corrispondenza degli elementi termicamente più conduttivi come le catene o altri elementi di rinforzo in metallo oppure mensole lapidee poste di testa.

Rilevamento di Anomalie Strutturali

Un altro elemento di vulnerabilità sismica per un edificio in muratura è rappresentato dalla presenza di canne fumarie non visibili o da nicchie tamponate con materiali diversi da quelli della struttura originale. In entrambi i casi si riscontra una sensibile riduzione dello spessore murario con conseguente riduzione delle sezioni resistenti del maschio murario.

Quando la parete viene riscaldata per irraggiamento solare oppure mediante un termoconvettore il flusso termico incontra una maggiore resistenza al suo passaggio in corrispondenze dei volumi d’aria interni alle canne fumarie o compresi tra le tamponature e il fondo delle nicchie.

Verifica dell’Aderenza dei Rivestimenti

Un’altra applicazione tipica della termografia che impiega il riscaldamento attivo delle superfici riguarda le verifiche dell’aderenza dei rivestimenti (anche lastre in pietra) per identificare eventuali distacchi.

In corrispondenza di un distacco si crea una lama d’aria che si comporterà come uno strato estremamente isolante ed impedirà il passaggio di calore. La conduttività termica dell’aria è molto bassa (l=0,027 W/m2) e di conseguenza il flusso di calore viene rallentato quando incontra una discontinuità nella stratigrafia del materiale a seguito di un distacco.

Da un punto di vista termografico il distacco superficiale viene identificato come area maggiormente calda per accumulo del calore dovuto all’effetto isolante dell’aria contenuta tra supporto murario e rivestimento non aderente.