La termografia è una tecnica non distruttiva che permette l’individuazione di anomalie energetiche e, di conseguenza, di eventuali anomalie termiche, a parità di emissività. In particolare, la radiazione infrarossa è l’emissione spontanea di onde elettromagnetiche da parte di un corpo, dovuta al movimento delle particelle atomiche che lo compongono.
Le termocamere all’infrarosso sono strumenti di misura non a contatto utilizzati per rilevare la radiazione infrarossa. Questi dispositivi generano immagini all’infrarosso ("infrared imaging") e consistono in apparecchiature che rilevano le emissioni di calore all’infrarosso, convertendole in mappe termiche su un display. Questi termogrammi possono essere salvati come file per analisi successive, offrendo rappresentazioni visive bidimensionali a scale di colore in funzione dell’intensità dell’energia raggiante rilevata.
Le termocamere non si limitano a visualizzare un’immagine del modello termico irradiato dalla superficie (mappa termica), ma sono progettate per misurare la temperatura di ogni singolo punto del termogramma. Grazie a queste caratteristiche, le termocamere all’infrarosso sono impiegate per ottenere un rilievo completo e immediato delle condizioni operative di impianti, macchine e processi.
Analisi Termografica: Qualitativa vs. Quantitativa
L'analisi termografica si articola principalmente in due approcci:
- Analisi Qualitativa: Si concentra sull'esame della mappa termica, identificando anomalie riconducibili alla grandezza fisica temperatura. Nell'edilizia, ad esempio, si concentra sulla lettura dei colori del termogramma per individuare fonti di calore.
- Analisi Quantitativa: Consiste nella misurazione della temperatura sulla mappa termica, specificamente nella zona in cui è stata individuata un'anomalia nella fase qualitativa. Negli impianti elettrici, questa analisi è fondamentale per stabilire la gravità dell'anomalia rilevata.
Entrambe le analisi contribuiscono a:
- Migliorare la sicurezza operativa, riducendo i rischi per il personale.
- Ridurre la quantità e la gravità dei guasti in esercizio.
Applicazioni della Termografia
Lo studio termografico rileva la temperatura di un oggetto, edificio o impianto attraverso l’intensità di radiazione infrarossa emessa. Questo avviene tramite i dati raccolti dalla termocamera, che converte il calore in un’immagine termica.
Ecco alcuni esempi di applicazione delle termocamere:
- Edilizia: Analisi di quadri elettrici, fusibili, collegamenti, cappotti termici, perdite d'acqua, umidità, distacchi di intonaco, ispezione di impianti fotovoltaici, valutazione di serramenti, muffa e verifica di impianti di riscaldamento.
- Impianti Elettrici: Scansione e analisi di quadri elettrici, fusibili, collegamenti per rilevare problemi invisibili all’occhio umano che possono causare sovraccarichi e temperature elevate.
- Impianti Termici: Verifica di termosifoni, collettori, caldaie, pompe di calore, climatizzatori per manutenzione e valutazione dell'efficienza.
- Industria: Controllo di fluidi caldi e freddi in settori come siderurgia, fonderia, impiantistica industriale, industria chimica, meccanica, elettrica ed elettronica.
- Altre applicazioni: Identificazione dell’energia termica in ambienti bui, misurazione degli sprechi energetici, ricerca e salvataggio di persone, rilevazione incendi, monitoraggio di vulcani, telecamere di sicurezza, diagnosi medica, ricerca di infiltrazioni d’acqua.
L’applicazione del controllo termografico è fondamentale in ambito industriale, poiché numerosi settori trattano con fluidi caldi e freddi che implicano variazioni di temperatura. La prevenzione del rischio di incendi dovuti a corto circuito richiede interventi di prevenzione sugli impianti altamente sfruttati. È sulle applicazioni manutentive che la termografia trova il suo principale impiego.
La termocamera, attraverso un sensore sensibile alla radiazione termica (infrarossa), rende visibile la distribuzione del calore delle aree inquadrate. Le termocamere FLIR E6, ad esempio, consentono di ottenere immagini termiche MSX che rivelano problemi causati da dispersioni termiche, infiltrazioni di umidità o surriscaldamento di apparecchiature. La funzione MSX offre un’immagine termografica completa, integrata con valori e altri elementi strutturali, facilitando l'identificazione della posizione del problema.
Oltre ad essere un metodo veloce, la termografia non è invasiva e consente di eseguire rilievi a distanza e senza contatto. Non emettendo radiazioni, è sicura per l’operatore e non richiede la chiusura dell’area di indagine. La termografia è inoltre bidimensionale, permettendo di misurare le temperature su molteplici punti della stessa immagine per effettuare confronti.
Normativa di Riferimento: UNI-EN-16714
La norma UNI-EN-16714:2016 specifica i principi generali per la termografia delle prove non distruttive, utilizzate per la rivelazione e la localizzazione di discontinuità come cricche, delaminazioni e inclusioni. La norma definisce anche i dettagli minimi che deve contenere il rapporto di prova o report.
La norma prevede l'utilizzo di provini di riferimento per la taratura e la validazione delle prove termografiche:
- TIPO 1: Provino per il controllo della taratura del sistema di misurazione.
- TIPO 2: Provino realizzato con lo stesso materiale dell’oggetto sottoposto a prova, con difetti artificiali.
- TIPO 3: Provino reale con difetti naturali generati durante il processo di produzione.
In termografia, i risultati delle misurazioni sono condizionati dall’emissività dell’oggetto e dall’irradiazione ambientale, che devono essere prese in considerazione. Nel caso di oggetti a bassa emissività, si può applicare un rivestimento con emissività alta e nota.
Termografia Attiva
La termografia attiva utilizza fonti addizionali di energia (naturali o artificiali) che generano un flusso di calore non stazionario verso l’oggetto in esame. Le fonti naturali possono essere la radiazione solare, la luce pulsata, aria fredda o calda, ultrasuoni, induzione. La termografia attiva si suddivide, a seconda del tipo di eccitazione, in transitoria (pulsata, a gradini) o di modulazione (look-in, raffica di impulsi).
Per garantire il successo della termografia attiva, è necessario scegliere un filtro spettrale idoneo alle caratteristiche spettrali del soggetto in esame e un metodo di eccitazione con intensità variabile nel tempo. Il personale qualificato secondo la EN ISO 9712 deve dimostrare competenza sulle norme, regole, specifiche, istruzioni di prova, conoscenza dell’attrezzatura e dei regolamenti di sicurezza.
Requisiti delle Termocamere (UNI-EN-16714, Parte 2)
La seconda parte della norma UNI-EN-16714 descrive le proprietà e i requisiti delle termocamere utilizzate per le prove non distruttive. La termocamera deve essere scelta in base all’applicazione e alla temperatura d’esercizio dell’oggetto da ispezionare. I parametri fondamentali sono la sensibilità spettrale, l’intervallo di temperatura, la risoluzione termica, spaziale e temporale, e la frequenza dell’immagine.
La risoluzione termica descrive l’abilità di risolvere piccole differenze di temperatura (sensibilità termica NETD), mentre la risoluzione spaziale descrive la capacità di risolvere piccoli oggetti (SRF, HRF, IFOV). I filtri spettrali limitano e adattano l’intervallo di sensibilità della termocamera. Sono disponibili accessori come lenti grandangolari o teleobiettivi, che devono essere inclusi nella taratura della termocamera.
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