Scopri la Termografia degli Impianti Elettrici: Normativa Essenziale e Applicazioni Sorprendenti

La termografia è una tecnica di analisi che da molti anni viene utilizzata in svariati ambiti (in edilizia, in aeronautica, in medicina, in controlli industriali, ecc.) e che sempre più spesso trova applicazione nel contesto degli impianti elettrici. L’analisi termografica consiste nel rilevamento delle radiazioni termiche emesse da un corpo attraverso una termocamera. Questa attività permette di conoscere le diverse temperature superficiali dei componenti e di predire eventuali anomalie e malfunzionamenti degli impianti elettrici.

Le immagini termiche costituiscono un modo semplice per identificare evidenti differenze di temperatura nei circuiti elettrici trifase industriali rispetto alle normali condizioni di funzionamento. Mediante l’ispezione in parallelo dei gradienti termici di tutte e tre le fasi, i tecnici possono individuare rapidamente le anomalie di prestazione sulle singole linee causate da squilibri o sovraccarichi.

Le termocamere Fluke sono dotate della tecnologia IR-Fusion, che abbina un’immagine a luce visibile con un’immagine a infrarossi per una migliore identificazione, analisi e gestione delle immagini. Le due immagini sono allineate con precisione a qualsiasi distanza, aumentando i dettagli in modo da facilitare l’individuazione dei problemi.

Principi Fondamentali della Termografia

La termografia ad infrarossi ci dà la possibilità di conoscere la temperatura presente in tutti i punti di un impianto senza bisogno di un contatto con l'impianto stesso. Infatti questa misura fa parte delle cosiddette “prove non distruttive”, cioè quelle prove che non provocano alterazioni in seguito alla verifica. E' facilmente intuibile da chi si occupa di impianti la indubbia utilità di uno strumento del genere.

Quando la corrente passa attraverso un circuito elettrico, parte dell’energia elettrica viene convertita in energia termica. Ciò è normale. Tuttavia, se nel circuito è presente una resistenza o un flusso di corrente troppo alto, viene generato un calore eccessivamente elevato che rappresenta uno spreco che è potenzialmente dannoso.

La legge di Ohm (P=I²R) descrive la relazione tra corrente, resistenza elettrica ed energia elettrica o termica generata. Conduttori troppo piccoli, collegamenti allentati o un flusso di corrente eccessivo possono causare un riscaldamento indesiderato eccessivamente elevato, che può dar luogo a circuiti elettrici pericolosamente caldi. I componenti possono diventare talmente caldi da fondersi.

Le termocamere ci consentono di vedere la mappatura termica associata a un’elevata resistenza elettrica molto prima che il circuito diventi così caldo da causare un’interruzione o un’esplosione.

Applicazioni Pratiche della Termografia negli Impianti Elettrici

Un impianto elettrico può contenere centinaia di apparecchiature differenti. Esso inizia con la produzione di elettricità di rete, la distribuzione ad alta tensione, le centraline e le sottostazioni, e termina con i trasformatori di servizio, i gruppi di comando, gli interruttori, i contatori, la distribuzione locale e pannelli di apparecchiature.

Acquisire immagini termiche di tutti i quadri elettrici e di altri punti di connessione con carichi elevati, come azionamenti, sezionatori e controlli.
Controllare i quadri e gli altri collegamenti con i coperchi asportati.

Nella pratica, è virtualmente impossibile bilanciare perfettamente le tensioni nelle tre fasi. Per aiutare gli operatori delle apparecchiature a determinare livelli accettabili di squilibrio, la NEMA ha redatto delle specifiche per diversi dispositivi. Tali linee guida sono un utile punto di confronto per la manutenzione e la ricerca guasti.

Cosa cercare:

Carichi uguali dovrebbero equivalere a temperature uguali. In una situazione di carico sbilanciato, le fasi con carico maggiore risulteranno più calde delle altre a causa del calore prodotto dalla resistenza. Tuttavia, un carico sbilanciato, una connessione scadente e un’asimmetria delle armoniche possono dare luogo a una situazione analoga. Per diagnosticare il problema è necessario misurare il carico elettrico.

Esempi di Anomalie Rilevabili

Fare attenzione a due schemi termici di base associati a guasti elettrici: 1) un’alta resistenza causata da un contatto superficiale scadente e 2) un problema di sovraccarico del circuito o di squilibrio multifase.

Il termogramma B) è un’installazione di fusibili trifase in cui un’estremità di un fusibile presenta un cattivo contatto elettrico con il circuito. L’aumento della resistenza di contatto ha causato una temperatura più calda di 45 °C (81 °F) in corrispondenza di quel collegamento rispetto agli altri collegamenti del fusibile.

Il termogramma M) è un trasformatore di servizio che aveva perso olio di raffreddamento, causando un pericoloso surriscaldamento delle bobine vicino alla parte superiore. Una connessione era di 160 °C (288 °F) al di sopra della temperatura ambiente. Il trasformatore doveva essere sostituito immediatamente, ma l’azienda voleva ritardare la riparazione di un mese, in modo che potesse essere eseguita durante un fermo programmato dell’impianto. Hanno utilizzato la camera a infrarossi per monitorare lo stato del trasformatore e ritardare con successo la riparazione.

Vantaggi della Termografia

Con la termografia impianti e apparecchiature elettriche, es dei quadri elettrici, si possono prevenire una delle maggiori cause di incendio nelle industrie, negli alberghi e in tutte quelle strutture ad elevata componentistica elettrica, la tecnica è molto utile ed usata in fase preventiva. I vantaggi sono evidenti, in quanto guasti elettrici possono facilmente causare danni a personale, danni alle apparecchiature, perdita di materiale di inattività.

Anche l’INAIL da alcuni anni premia le aziende che eseguono periodicamente un’analisi termografica nel contesto del rischio elettrico, riducendo il premio assicurativo fino al 28% in base alla dimensione dell’impresa. Per ottenere l’incentivo l’intervento deve essere riferito a parti di impianto quali quadri elettrici, quadri di comando e trasformatori.

Utilizzando il software fornito con la termocamera Fluke, salva ogni immagine acquisita su un computer e tieni traccia delle misurazioni nel tempo. Ciò consente di creare delle immagini di riferimento da confrontare con quelle acquisite in date successive. Tale procedura aiuterà anche a determinare se un punto caldo o freddo è insolito. Dopo l’azione correttiva, le nuove immagini aiuteranno a determinare se le riparazioni sono state eseguite correttamente.

Normativa di Riferimento

Il rilievo termografico e l’interpretazione e valutazione dei dati rilevati devono essere eseguiti da persone certificate in accordo ai Livelli 1 e 2 previsti dalla norma UNI EN ISO 9712 “Prove non distruttive - Qualificazione e certificazione del personale addetto alle prove non distruttive”.

Le prove termografiche devono essere condotte secondo i principi di UNI EN 16714-1, 2, 3 e a seconda dell’applicazione (del caso UNI ISO 18434-1:2011 Monitoraggio e diagnostica dello stato delle macchine) ed in particolare UNI ISO 18436-7:2014 per i requisiti per la qualificazione e la valutazione del personale nella termografia monitoraggio e diagnostica dello stato delle macchine (vedi anche UNI EN ISO ISO 9712:2012 / Nuova ed.

Solo ultimamente, con la pubblicazione della Guida 0-10 “Guida alla manutenzione degli impianti elettrici”, il CEI è intervenuto, con un documento normativo, nello spinoso problema della manutenzione degli impianti.

Norme Tecniche Utili

UNI EN 13306:2018 - Manutenzione - Terminologia di manutenzione
UNI EN 13460:2009 - Manutenzione - Documentazione per la manutenzione
UNI EN ISO 18436-1
UNI EN ISO 18436-7

Tipi di Manutenzione

Manutenzione preventiva: Si mettono in atto delle azioni per cercare di prevenire eventuali problemi che si potrebbero presentare in futuro.
Manutenzione correttiva: Si interviene solo quando non se ne può fare a meno, quindi in presenza di un guasto, o di una avaria che obbligano alla sostituzione del componente o dell'apparecchiatura.
Manutenzione predittiva: Permette attraverso diverse tecniche, di individuare sintomi e segnali dell'impianto non di facile interpretazione e, di conseguenza, di mirare con maggior precisione gli interventi manutentivi.

Costi Potenziali di un Guasto

Il risultato tipico di uno squilibrio di tensione è il guasto del motore. Il costo totale implica il costo del motore, la manodopera necessaria per sostituire il motore, il costo del prodotto scartato a causa della produzione irregolare, il funzionamento della linea e i ricavi persi durante il periodo di tempo in cui una linea è ferma.

Supponiamo che il costo per la sostituzione di un motore da 50 CV ogni anno sia di USD 5.000, manodopera compresa. Supponiamo 4 ore di fermo all’anno con una perdita di reddito di USD 6000 all’ora. Costo totale: USD 5000 + (4 x USD 6000) = USD 29.000 all’anno.

Azioni di Follow-up

Quando un’immagine termica indica che un intero conduttore è più caldo degli altri componenti in una sezione di un circuito, è possibile che il conduttore sia sottodimensionato o sovraccaricato. Controllare il carico nominale e il carico effettivo del conduttore per determinare quale delle due situazioni si sta verificando.