pageloader

home

  • benvenuti nel nostro sito
  • seguici sui nostri social
  • contattaci per informazioni
vedi altro

about

STUDIO TECNICO

PERIZIE TERMOGRAFICHE – Report UNI EN ISO 9712
CERTIFICAZIONE E ANALISI ENERGETICA EDIFICI
PROGETTAZIONE ECO-SOSTENIBILE

Può apparire strano pensare che anche un cubetto di ghiaccio emette energia “termica”, ma non solo, anche un qualsiasi surgelato che teniamo nel congelatore, e così via, praticamente tutti gli oggetti, come emettono energia che “vediamo”, emettono anche energia che non possiamo “vedere”.

Questo è il punto, qualsiasi oggetto emette energia in forma di onde elettromagnetiche, alcune di queste ricadono in una banda di lunghezze d’onda “visibili”, altre, la maggior parte, sono decisamente fuori dalla portata dei nostri sensi, o meglio in alcuni casi li percepiamo, ad esempio possiamo “sentire” il calore emesso da un oggetto, anche se non lo vediamo.

Questa scoperta risale al 1800, quando il fisico William Herschel pose un termometro a mercurio nello spettro prodotto da un prisma di vetro, per misurare il calore delle differenti bande di luce colorate, verificando che la temperatura aumentava verso il rosso, dove non c'era più luce visibile. Fu il primo esperimento che mostrò come il calore poteva trasmettersi grazie ad una forma invisibile di luce.

Ma a cosa può interessare tutto questo nella vita di tutti i giorni? Facciamo un semplice esempio, se ci capita di non stare troppo bene, il nostro corpo manda dei segnali, aumenta la temperatura, abbiamo la febbre, ci troviamo in una situazione anomala, ecco allo stesso modo tutti gli oggetti emettono radiazioni nel campo dell’infrarosso in funzione della loro temperatura, la tecnologia di cui oggi possiamo disporre ci permette di misurare con l’impiego di una “termocamera” questa temperatura, con grandissima precisione, e quindi possiamo scoprire difetti ed anomalie di vario genere negli oggetti e nelle apparecchiature che utilizziamo quotidianamente sia nelle nostre abitazioni sia in ambito produttivo nelle nostre attività.

Possiamo in sostanza fare una “radiografia termica” e vedere la tessitura muraria di un edificio, scoprire la presenza di cavità, nicchie, aperture preesistenti e successivamente murate, individuare gli elementi strutturali, e quindi ad esempio acquisire un livello di conoscenza della nostra casa utile per un progetto strutturale con relativa analisi sismica sia in caso di ristrutturazione sia in caso di interventi locali di consolidamento o di ampliamento.

Con la stessa tecnica possiamo scoprire la presenza di infiltrazioni di acqua, di umidità nei muri, di difetti nell’isolamento termico, distacchi di intonaci e/o di rivestimenti, perdite di calore attraverso le pareti, possiamo verificare la tenuta dei serramenti, la presenza di “ponti termici” ovvero zone dove si verificano le maggiori dispersioni di calore dall’interno dell’abitazione verso l’esterno, questo durante il periodo di riscaldamento, viceversa ed ugualmente, quando “spendiamo” per raffreddare l’ambiente interno. Possiamo quindi intervenire sul nostro edificio in modo mirato per ridurre gli sprechi di energia, e di conseguenza ridurre la spesa di combustibile impiegato, con un beneficio economico diretto a nostro vantaggio ed un beneficio ambientale generale legato alla riduzione di emissioni di CO2 in atmosfera in conseguenza della minore quantità di combustibile impiegato.

Ma non solo, anche a livello impiantistico, quante volte ci capita di non sapere dove passano condutture e tubazioni? Quasi sempre, ecco che con una ripresa “termografica” possiamo realizzare una precisa mappatura degli impianti, individuare le tubazioni dell’impianto di riscaldamento, quelle dell’impianto idrico e di scarico, e naturalmente, nel caso, individuare con precisione la presenza di rotture o anomalie in modo da intervenire direttamente sul problema senza “rompere” a caso nella ricerca del guasto.

E per i consumi elettrici? Capita, soprattutto con impianti più vecchi, di scoprire in bolletta consumi che sembrano ingiustificati, e probabilmente lo sono, può trattarsi di un difetto di un componente, oppure di contatti allentati nei morsetti di una presa a muro, di sezioni dei cavi insufficienti, di una nostra “ciabatta” sovraccaricata, in sostanza sono molti i motivi e tutti difficilmente riscontrabili “a vista” che possono causare una perdita di energia per surriscaldamento di qualche componente dell’impianto elettrico, e tutta questa energia persa, che paghiamo in bolletta, non ci rende nulla in termini di utilizzo dell’impianto, con un’indagine termografica possiamo facilmente individuare le anomalie ed intervenire in modo mirato sul singolo componente eliminando le cause di inutili sprechi.

Tutto questo fino ad ora detto, impiegabile in ambito cosiddetto “civile”, nelle nostre case, nel nostro ufficio, ecc. è altrettanto utilmente applicabile nell’industria, sia a livello di edifici sia di apparecchiature, componenti ed impianti di processo, inoltre, trattandosi di un’indagine senza contatto diretto con l’oggetto, tutte le operazioni possono essere svolte senza alcuna sospensione dell’attività.

Nel campo della manutenzione preventiva è possibile, ad esempio, individuare facilmente: morsettiere e connessioni difettose di tutti i tipi; spazzole di motori difettose, falsi contatti nei portafusibili, negli interruttori , su giunti tra barre, in relè e contattori; sezionatori di linee difettosi; sbilanciamento di carico tra le fasi in sistemi trifase; surriscaldamenti di linea dovuti a sovraccarichi o alla presenza di armoniche; surriscaldamento in motori o in generatori elettrici; guasti in trasformatori, sistemi di rifasamento a condensatori e in circuiti di raddrizzamento o di commutazione a semiconduttori.

Più in generale quindi con la termografia è possibile analizzare e verificare anomalie e difetti in diversi sistemi di impianti e di processi industriali e di meccanica generale, senza interrompere il processo produttivo ed in modo da anticipare interventi manutentivi mirati ad evitare impreviste sospensioni di attività.

L’indagine termografica mediante termocamere, o sistemi a scansione, a raggi infrarossi oggi non è
solo lo strumento di lavoro più versatile per chi si occupa di manutenzione preventiva e predittiva,
ma, almeno nella generalità dei casi è anche quella che permette di ottenere il miglior rapporto tra
costo e prestazione, certo non è difficile incorrere in errori, “falsi positivi” e/o “falsi negativi”, occorre che questo tipo di prove sia effettuato da operatori qualificati e certificati come del resto stabilisce la normativa vigente.

La Norma Europea UNI EN ISO 9712 (giugno 2012) sostitutiva della UNI EN 473 (novembre 2001) stabilisce un preciso e vincolante sistema di qualificazione per chi è abilitato ad effettuare queste indagini con una specifica certificazione del tecnico incaricato di effettuare prove termografiche, possiamo così avere risultati certi ed affidabili, certificati dallo stesso tecnico.

ISPETTORE TERMOGRAFICO ABILITATO di I e II livello – UNI EN ISO 9712
La certificazione di livello 2 è necessaria per conferire un valore legale all’indagine termografica.
La norma UNI EN 13187 stabilisce che l’indagine termografica debba essere effettuata ed interpretata da personale in possesso di idonea formazione.
La norma UNI EN ISO 9712, riconosciuta in Italia ed Europa, prevede la certificazione di livello 2 per l'esecuzione di ispezioni termografiche qualificate.




AGM - TERMOGRAFIA

L’occhio umano viene colpito dalle lunghezze d’onda nella banda del visibile e poi li trasforma (interpreta) in colori distinti.


Lunghezza d’onda (l) :



distanza percorsa dall’onda in un periodo.
Perciò, se v è la velocità di propagazione (es., nel visibile, velocità luce),

l = v / F
[m/s : 1/s = m/s x s = m]
si misura in [m] e multipli e sottomutipli
Frequenza ( F ): numero di vibrazioni complete che avvengono in un secondo.
E’ l’inverso del periodo: F = 1/T.Si misura in hertz ( Hz ).
l = v / F = v x T
Periodo ( T ):
intervallo di tempo necessario per compiere una vibrazione completa.
Si misura in secondi ( s ).


Il principio di conservazione dell’energia ci permette di concludere che l’energia della radiazione incidente è pari alla somma della energia della radiazione riflessa, assorbita e trasmessa:
r+t+a=1

L’occhio umano percepisce radiazioni con lunghezza d’onda compresa tra
0,4 < l < 0,7 mm ovvero 400 < l < 700 nm

Frederick William HERSCHEL
(15 Novembre 1738 – 25 Agosto 1822)
Nel 1800 il fisico William Herschel pose un termometro a mercurio nello spettro prodotto da un prisma di vetro, per misurare il calore delle differenti bande di luce colorate, verificando che la temperatura aumentava verso il rosso, scoprì che il termometro continuava a salire anche dopo essersi mosso oltre il bordo rosso dello spettro, dove non c'era più luce visibile. Fu il primo esperimento che mostrò come il calore poteva trasmettersi grazie ad una forma invisibile di luce.

Definì queste radiazioni infrarosso

Legge di PLANCK, descrive l’emissione del corpo nero:
Planck ha osservato un oggetto a temperatura T costante e empiricamente ha notato quanta energia termica veniva emessa dall’oggetto a ciascuna lunghezza d’onda. Quindi ha posto in un grafico la lunghezza d’onda l e l'energia termica emessa [E], osservando che:

l = a / T (inversamente proporzionale alla temperatura)

viceversa L’energia E emessa da un oggetto e la temperatura T dello stesso sono direttamente proporzionali, ovvero lo stesso oggetto a maggiore temperatura emette maggiore energia.

In realta le curve di Planck sono state disegnate per un ideale corpo nero, ovvero con e = 1.


Per T1 > T2 si ha l max 1 < lmax 2

Quindi cosa succede raffredddando l’oggetto: diminuisce l’energia emessa, la curva si abbassa ma aumenta la lunghezza d’onda significativa del picco di emissione l max.
La temperatura e la lunghezza d’onda del max picco di emissione di energia sono quindi inversamente proporzionali:
lmax = a / T

Cosa succede ad un oggetto, non scaldandolo o raffreddamdolo, ma andandolo a vedere alle diverse temperature:

Legge di Wien, le curve sono quelle di Planck, Wien ha notato che c’era una relazione costante tra lmax e T tramite una costante a = circa a 3 x 10-3 [m x K°] = circa 3000 [mm]

Questa legge stabilisce quindi una corrispondenza semplice tra la temperatura del corpo nero e la lunghezza d’onda in corrispondenza al massimo di emissione.


Tale lunghezza d’onda diminuisce all’aumentare della Temperatura.

SHORTWAVE – LONGWAVE
L’atmosfera è pressoche trasparente alla radiazione nel visibile , ma non nell’infrarosso:
Le onde elettromagnetiche che attraversano l’atmosfera vengono comunque filtrate, da cosa dipende questo filtro atmosferico: l’attenuazione dovuta all’atmosfera dipende da:
Temperatura dell’aria;
Umidità relativa;
Distanza;

Trasmittanza dell’atmosfera
Trasmittanza dell'atmosfera valutata alla distanza di un miglio marino e componenti dell'aria maggiori responsabili dell'assorbimento e/o attenuazione della radiazione nei punti indicati.
RANGE SPETTRALI: SHORTWAVE - MIDDLEWAVE – LONGWAVE

Quando gli occhi vedono il 60% ovvero con una attenuazione della radiazione di circa il 40%, nel range del MIDDLEWAVE vedo niente, ovvero vedo l’atmosfera che però è totalmente opaca alle radiazione in questo campo dell’infrarosso.
Invece nel range del LONGWAVE, globalmente vede più dell’occhio umano, oltre il 70% e fino anche all’80%, e questo soprattutto i LONGWAVE fino a lunghezze d’onda di 12 mm. Anche in questo campo infatti tra i 12 e 14 mm la trasparenza dell’atmosfera comincia a decadere molto.
Il range dello SHORTWAVE, tra 2 e 5 mm, non vede globalmente molto bene, molto meglio invece se si tratta di uno 3 ai 5-4 mm, meglio, molto meglio. Ad esempio anche una fiamma è molto trasparente all’infrarosso alla lunghezza di 3,9 mm.
Dove cade il picco max di radiazione del corpo umano abbiamo visto cade intorno ai 9-10 mm, quindi va bene una termocamera LONGWAVE, così pure per un’edificio, per una cella frigo, ecc. invece ad esempio per una fornace meglio uno SHORT, ovvero come ci ha fatto capire PLANK:
Per temperature basse la max emissione si ha a maggiori lunghezze d’onda, quindi usiamo una termocamera LONGWAVE;
Per altre temperature accade il viceversa, quindi meglio unaSHORT.
ESERCIZIO: qual’è il picco max di emissione di un corpo alla temperatura di 6000 K°:
lmax = circa 3000 / 6000 = circa 0,5 mm
E’ nel range del VISIBILE, se scaldassimo ancora andremmo nell’ultravioletto, se raffreddiamo torniamo nell’infrarosso, quindi tra 5000 – 7000 K° siamo nel visibile, che strumento usiamo in questo intervallo di temperature? [R] guardiamo il colore, dal colore dell'oggetto possiamo individuare la temperatura.

TEMPERATURA DI COLORE: ovvero se io scaldassi un oggetto ad una determinata temperatura questo emetterebbe una luce, nella banda del visibile, di un determinato colore
T = 6000 K° è circa la temperatura corrispondente alla luce del sole, molto bianca ma che noi vediamo un poco più gialla causa l’attenuazione dell’atmosfera.
Come fa allora la termocamera Longwave a leggere fino a 2000 C° ovvero 2273 K° ?: [R] la termocamera si aspetta sempre di leggere la massima emissione, allora via software, cambiando il range di temperatura, si interpone un parzializzatore di energia e quindi la termocamera simula la lettura di temperature più basse.
Il filtro fa arrivare al sensore meno energia e quindi è come se tornasse sulla curva di Plank che gli va bene = temperature più basse.
La lettura delle alte temperature è quindi fittizia, naturalmente è tutto calibrato e quindi la lettura e comunque corretta:
Soprattutto i filtri a 2000 C°, che è il massimo delle letture nel campo infrarosso, fino a circa 350 C° è un filtro software, si sente un “clic” di tipo meccanico quando la termocamera interpone i filtro.

Temperatura di colore
Lampada incandescente 3500 k
Tubo fluorescente 7000 k
Xeno 5500 k
Sole 6000 k

Quanta energia emette tra 0,4 – 0,7 mm? poca quasi niente.
Ovvero, in generale l’energia emessa da un oggetto “freddo” nella banda del visibile è praticamente nulla; ma se lo scaldo, lo porto in un’altra curva di Plank dove trovo un’emissione significativa anche in questa banda, e allora questa è la Temperatura di incadescenza.
Ovviamente la temperatura di incadescenza, ovvero quando l’oggetto emette “luce”, è molto al di sotto della temperatura di massima emissione nel visibile che come abbiamo visto è 6000 K°, la luce del sole.

Luce visibile 3.8 · 1014 - 7.9 · 1014 Hz , 0.78 · 10-6 - 0.38 · 10-6 m
Il campo della luce visibile è molto stretto rispetto all’intero spettro delle radiazioni, seppure sia molto importante per gli organismi viventi, poiché l’occhio della maggior parte di essi è sensibile a queste radiazioni.
Il sole è la più importante sorgente di luce visibile; l’energia elettromagnetica ha origine dall’agitazione termica degli atomi che si trovano sulla superficie ad una temperatura di 6000K.
Lo spettro della radiazione solare è il seguente:

Figura 4; Spettro solare.
Colori della luce visibile:

Colore f ( 1014 Hz ) l ( 10-6 m )
Rosso 3.85 – 4.82 0.780 – 0.622
Arancione 4.82 – 5.03 0.622 – 0.597
Giallo 5.03 – 5.20 0.597 – 0.577
Verde 5.20 – 6.10 0.577 – 0.492
Azzurro 6.10 – 6.59 0.492 – 0.455
Violetto 6.59 – 7.89 0.455 – 0.380
Infrarosso 3 · 1011 3.8 · 1014 Hz , 10-3 0.78 · 10-6 m

Legge di Wien:

Lo spettro di un corpo nero assume una particolare forma ad ogni valore di temperatura, e per un certo valore di lunghezza d’onda detta , presenta un massimo, detto , come mostrato in figura 9.


Figura 9; Spettro di corpi neri a differente temperatura.

Se si considera lo stesso spettro ad una temperatura T2, tale che T2 sia inferiore a T1, cresce il valore della lunghezza d’onda, detto , per cui si verifica la massima emissione di energia. Lo stesso discorso vale se consideriamo una temperatura T3 inferiore a T2.
La relazione che si ha fra la diminuzione di temperatura e l’aumento di lunghezza d’onda è rappresentato dalla legge di Wien ( o legge del regresso ):

costante ( 11 )

cioè il prodotto fra la lunghezza d’onda e la temperatura si mantiene costante, ed il grafico di in funzione di T è un’iperbole.

Legge di Planck

La legge precedente indica, in base alla temperatura, il valore di lunghezza d’onda per cui si ha un massimo di emissione, ma non determina quanto vale il massimo valore di potere emissivo integrale. Tale valore è calcolato tramite la legge di Planck:

( 12 )

dove c1 e c2 sono due costanti, dette costanti di Plance, di valore:

Tale legge fornisce la forma dello spettro di un corpo nero. Più la temperatura è alta, più il picco è alto e ben marcato e si trova in corrispondenza di lunghezze d’onda molto più piccole ( si veda la figura 9 ).

Legge di Stefan - Boltzmann

Tale legge definisce il quantitativo di energia complessiva emessa da un corpo nero.

( 10 )


dove è la costante di Stefan - Boltzmann tipica del corpo nero, il cui valore è e T è temperatura assoluta del corpo.
NOTA: il pedice 0 riferito alle grandezze fisiche indica che esse sono riferite ad un corpo nero.







Le curve di Planck erano fatte per emissività e = 1 – corpo nero.
e = 1 – corpo nero; e = 0 – corpo bianco.

Da cosa dipende l’emissività ?
SUPERFICIE: Un corpo con superficie ruvida ha, proprio a causa del rugosità, una maggiore superficie radiante e quindi una maggiore emissività rispetto ad un materiale liscio: es. il legno ha emissivita maggiore del metallo; un metallo ossidato ha emissività maggiore dello stesso metallo levigato.
ANGOLO di OSSERVAZIONE: un corpo emette la massima quantità di energia in direzione perpendicolare alla sua superficie.
GEOMETRIA un oggetto convesso è perpendidolare al centro ma posti di fronte, da altri punti di ripresa ci fornisce una quantità minore di energia, un oggetto concavo ha viceversa una maggiore emissività.


La emissività di un corpo dipende da più fattori quali:
•tipo di materiale
•angolo di vista (quindi la forma)
•rugosità superficiale (lavorazione)
•temperatura
•lunghezza d’onda


È possibile correggere la legge di Boltzman adattandola al generico corpo:
e= fattore di emissività del corpo

e =1 per i corpi neri
0
e=0 per uno specchio all’infrarosso

Legge di Kirchoff

Il principio di conservazione dell’energia ci permette di concludere che l’energia della radiazione incidente è pari alla somma della energia della radiazione riflessa, assorbita e trasmessa:
r+t+a = 1

La legge di Kirchoff Il coefficiente di assorbimento a è uguale al fattore di emissione e.
Ne consegue che, per un corpo nero: r+t+a = 1
r+t+e = 1
poiché e = 1; r = 0; t = 0.


Premesso che la maggior parte dei materiali che ci circondano non sono trasparenti alla radiazione IR, per cui t=0, e la legge della conservazione dell’energia nel caso in cui t=0 si semplifica in:
e+r = 1
Scartiamo quindi tutti gli oggetti che si lasciano attraversare dalla radiazione IR e siamo ora in grado di analizzare la radiazione percepita dalla termocamera risalendo alle diverse componenti che la compongono nel caso si stia inquadrando un corpo costituito di materiale opaco.
Più un oggetto emette meno riflette
Ma La e dipende anche dalla lunghezza d’onda e dalla temperatura, come visto nelle curve di Planck, Temperatura e Lunghezza d’onda fanno si che l’emissività dell’oggetto posa cambiare.

Temperatura apparente: L’atmosfera ha una propria emissività e ed una propria temperatura T, la temperatura riflessa dall’atmosfera è la così detta temperatura apparente.
Temperatura apparente = Temperatura riflessa, quindi come misuro la Trif, mi metto nei panni dell’oggetto e guardo (con la termocamera) quello che vedrebbe l’oggetto, ovvero quello che riflette, ponendo la termocamera con e = 1, e messa a fuoco a zero, ovvero vicino all’oggetto, e misuro la Trif.

L’atmosfera in realtà un po’ assorbe, attenua, solo idealmente ha una trasparenza o trasmittanza t = 1
L’atmosfera, come tutti gli oggetti sono caratterizzati da e+r+t= 1 se la t non è uguale a 1, l’atmosfera cosa è che ha? : [R] una e e una r, r ne ha molta poca, circa ZERO, quindi ha una e ed ha una temperatura Tatm, quindi anche l’atmosfera segue la legge di Stefan-Boltzan, ha una e ed una temperatura Tatm, quindi emette nei confronti della termocamera.
Quindi la termocamera riceve un terzo contributo Eatm che dipende da:
Distanza;
Umidità Relativa;
Tatm.
Quindi globalmente l’energia che la termocamera riceve da un oggetto è data da tre contributi:
Eemessa dall’oggetto + Disturbi [ERifl (che dipende da r e TRifl) + Eatm]
A noi interessa Eemessa, quindi dobbiamo andare a sottrarre i Disturbi, come li elimina l’operatore termografico:
Allora ERifl da cosa dipende: da r e dalla TRifl;
Eatm da cosa dipende: dalla Distanza, dall’ Umidità Relativa, e da Tatm.
Infatti la tramittanza t dell’atmosfera è data da Distanza e Umidità Relativa.
La termocamera o il software chiedono quindi alcuni parametri, Distanza, Umidità Relativa e Tatm, sulla base dei quali determinano la t da applicare.
Questi tre parametri insieme consentono di determinare Eatm da togliere;
Distanza e Umidità Relativa determinano invece soltanto la t da applicare.
Alcun termocamere non fanno questa valutazione, ma quando non la possiamo trascurare? Quando questi tre parametri sono elevati e soprattutto quando è elevata la Tatm che si interpone rispetto all’oggetto.


Parete Bianca, siamo nel visibile, (l tra 0,4 – 0,7 mm) – Riflette tutto, nel visibile, infatti il sole emette la max energia nel visibile, per questo in paesi caldi interessa riflettere il calore nella banda del visibile, e non nell’infrarosso, dove l’energia emessa dal sole è decisamente minore.
La serra invece, la faccio di vetro, trasparente all’energia nel visibile, e quindi passa tutta la max energia del sole, e resta imprigionata, dentro gli oggetti si scaldano, aumentano di temperatura 40°-60°, ed emettono la max energia con una maggiore lunghezza d’onda, quindi finiscono nell’infrarosso, nel Longwave, dove, viceversa, il vetro è opaco.
Questo è un po’ l’handicap dei pannelli solari fotovoltaici che hanno maggiore efficienza con temperature basse delle celle.


L’emissività dipende dalla lunghezza d’onda,


e = fattore di emissività del corpo
CORPO NERO (ideale) e =1 [per tutte le lunghezze d’onda e a tutte le temperature];
CORPO BIANCO (ideale) e =0 [per tutte le lunghezze d’onda e a tutte le temperature]
CORPO GRIGIO (ideale) 0 CORPO REALE 0 e=0 per un corpo “bianco”, nel visibile; riflette tutto per l tra 0,4-0,7, ma in altre lunghezze d’onda non riflette tutto, quindi è un corpo grigio (reale) anche se lo vediamo bianco, uno specchio all’infrarosso con e molto diversa da zero.

NB: L’emissività e varia al variare della temperatura per variazioni significative della Temperatura, centinaia di °C, se un corpo (reale) ha una escursione termica di 10-20-30-40 °C la variazione dell’emissività non è significativa: e rimane costante.
Quindi se andiamo su un edificio, grosse variazioni di Temperatura non li abbiamo, a meno che no sia in fiamme, cambierà la lunghezza d’onda ? andremo con una Longwave, 8 – 14 mm, non ci aspettiamo maggiori variazioni della lunghezza d’onda, lo trattiamo come un corpo grigio (ideale), ovvero una volta che ho stabilito l’emissività degli oggetti a tavolino, uso quei parametri, senza ulteriori aggiustamenti.
Quindi se andiamo a vedere una produzione di acciaio, vediamo l’acciaio a Temperatura ambiente, poi quando prossimo alla fusione e poi vediamo magari anche la colata, ci aspettiamo grosse variazioni di Temperatura, possiamo trattarlo come corpo grigio (ideale) ? NO, perché cambierà la lunghezza d’onda ? NO, cosa varia ? la TEMPERATURA, quindi lo devo trattare come CORPO REALE, varierà l’emissività al variare delle lunghezze d’onda e della temperatura.
Quindi ho abbiamo in mano tabelle di emissività serie, che mi dicono l’emissività di ciascun oggetto, ovvero, in base al materiale, al tipo di superficie ed anche in base alla Temperatura e alla Lunghezza d’onda, quest’ultima meno importante solitamente si opera con termocamere LONGWAVE, oppure dobbiamo calcolarci l’emissività ogni volta, l’acciaio del ferro da stiro non ha la stessa emissività della colata di acciaio, certo se si va a trattare alte temperature meglio andare con termocamere SHORT che operano a quelle lunghezze d’onda sui picchi max di energia emessa.
CAMPO DI VISTA – FIELD OF VIEW (FOV) – [gradi angolari]

E’ l’apertura angolare della lente ORIZZONTALE e VERTICALE espressa in [gradi angolari]; FOVH (orizzontale) e FOVV (verticale) possono essere diversi, dipende dal sensore, se è quadrato saranno uguali (es. 80 x80 pixel), generalmente sono diversi, prevalentemente le termocamere hanno sensori rettangolari (es. 160 x 120 pixel).

Il FOV fa si che man mano che mi allontano dall’oggetto la termocamera misura una superficie sempre più grande, teorema di pitagora, ma sempre meno definita, ovvero sempre più grande sarà il singolo pixel (minimo oggetto) misurabile.

IFOV - ISTANTANEO FIELD OF VIEW - [rad] o [millirad] definito anche “RISOLUZIONE SPAZIALE DELL’IMMAGINE, è l’apertura angolare del singolo pixel.
Perché trasformiamo l’IFOV in radianti e non lo lasciamo in gradi ? perché se io ho un’apertura angolare del singolo pixel di un millirad come si ottiene :
prendo il FOVH e lo divido per il numero di pixel e vengono tanti spicchietti piccolini, questo spicchietto lo trasformo in radianti e 1 mrad di angolo a 1 metro di distanza fa si che il singolo pixel sia 1mm (1mm x 1mm), e questo mi fornisce la dimensione dell’oggetto più piccolo che posso misurare ad una determinata distanza.
DEFINIZIONE DI STERADIANTE:
Un angolo espresso in radianti è dato dal rapporto fra l’arco ed il raggio, come mostrato in figura 13.1.

( 19 )

Per definizione un radiante è l’angolo che ha un arco pari al raggio.


Figura 13; Angolo piano e solido.




Con una risoluzione spaziale della lente di 3,5 mrad e una distanza di misura di 1 m, il più piccolo oggetto identificabile (IFOVgeo) ha una lunghezza del lato di 3,5 mm e viene mostrato sul display come un pixel. Per ottenere una misura precisa, l’oggetto di misura deve essere da 2 a 3 volte più grande del più piccolo oggetto identificabile (IFOVgeo).
La seguente regola pratica si applica pertanto al più piccolo oggetto misurabile
IFOVmeas = circa 3 x IFOVgeo


Perché se l’oggetto è più piccolo del minimo pixel misurabile la termocamera mi riferisce un valore di temperatura mediato tra la temperatura dell’oggetto e quello che ci sta intorno entro la minima area misurabile, con possibili errori anche rilevanti nell’individuare il punto caldo.
n in questi casi per una adeguata risoluzione spaziale, bisogna usare un teleobiettivo, oppure avvicinarsi sufficientemente all’oggetto, oppure sapere che nell’intorno dell’oggetto di misura le temperature sono simili tra di loro. Nota Bene: il singolo pixel è quadrato


FLIR C2
Campo visivo 41° × 31° - Risoluzione spaziale (IFOV) 11 mrad - Dimensioni del sensore IR 80 × 60
IFOV = angolo = 41/80 - oppure 31/60 = angolo = 0,51 (angolo sessadecimale)
X = angolo x 2π / 360 = 0,51 x 2π / 360 = 0,0089 rad = 8,9 millirad = circa 9
Per cui a 10 metri di distanza il più piccolo oggetto misurabile sarà di 90 x 90 millimetri (9x9 cm.)

Per cui a 5 metri di distanza il più piccolo oggetto misurabile sarà di 45 x 45 millimetri (4,5x4,5cm.)

Per cui a 1 metro di distanza il più piccolo oggetto misurabile sarà di 9 x 9 millimetri (1x1 cm.)
FLIR C2 - NOTA agm


Quindi se dobbiamo misurare un oggetto piccolo, ad esempio un isolatore di alta tensione, dove non mi posso avvicinare (rischio arco elettrico, soprattutto in giornate umide), devo operare con una termocamera con un sensore di maggiore definizione.
Temperatura: MISURA a contatto – ovvero portarsi con lo strumento alla stessa temperatura dell’oggetto e leggere la temperatura direttamente: termometro, termocoppia, ecc.
Temperatura: MISURA a radiazione – ovvero senza alcun contatto tra lo strumento e l’oggetto della misura: termocamera, radiometro, pirometro, rilevatore di profili termici (ovvero una termocamera che ha una striscia di sensori ovvero una riga ed n colonne di pixel) quindi è uno scanner lineare, si applica ad esempio se si deve rilevare un rullo che ruota, non serve una termocamera, va più che bene uno scanner lineare.
Tutti strumenti che ricevono l’energia termica dagli oggetti, emessa, riflessa ecc e poi, con le opportune correzioni, la trasformano in temperatura tramite la legge di Stefan-Boltzan. Molto diverso dalla misura con un termometro, sono due filosofie completamente diverse.

NB - Nel PIROMETRO l’IFOV ed il FOV sono la stessa cosa, poiché leggo un solo punto, e allora nella pirometria viene definito il RAPPORTO DI SPOT (sostanzialmente paragonabile al FOV, però viene definito rapporto di spot (misura un punto):
es. 8 : 1 , che significa che a 8 metri di distanza riceve energia termica da cerchio di diametro 1 metro.
Quindi con 8 : 1 a 8 cm sarà un cerchio di 1 cm.; a 80 metri 10 metri, ecc.

Propagazione calore:
IRRAGIAMENTO: E = s e T4 x A – Legge di Stefan-Boltzan
CONDUZIONE: E = l/L (T1 – T2) x A – Legge di Fourier
CONVEZIONE: E = a (T1 – T2) x A – a coefficiente molto complesso determinato in via sperimentale – coefficienti liminari

l [W/mK] non è la lunghezza d’onda, è la conduttività;
L è lo spessore del materiale – il pacchetto l/ L è la trasmittanza U [W/m2K]
Il reciproco pacchetto L/l è la Resistenza R = 1/U
All’interno dei solidi ho CONDUZIONE; all’interno dei fluidi ho la CONVEZIONE, cosa succede nello scambio tra solido e fluido, si forma uno strato detto LIMINARE di fluido non in movimento che scambia per CONDUZIONE con il solido;
NORMATIVA - UNI 9252, sostituita da UNI 13187, che dice le stesse cose in maniera più confusa ed in più ha tolto una cosa importante: la tabella delle emissività.


SOSTITUITA DA:

Una volta fatta la termografia ad un edificio, supponiamo che individuiamo delle irregolarità termiche, non possiamo però dire se queste rispettano o meno la normativa, il costruttore può semplicemente sostenere che anche dove si rileva un decadimento termico, è comunque stata rispettata la TRASMITTANZA della parete come dichiarata nella Legge 10.
Allora, fatta la termografia, rilevate le irregolarità, andiamo ad operare su queste con un TERMOFLUSSIMETRO, che risolve la legge di Fourier dove l’incognita e la Trasmittanza l/T per verificare le irregolarità.




APPLICAZIONI
Cosa succede se una parete si raffredda troppo? Condensa. Il punto di rugiada è un incrocio tra vari dati: temperatura e umidità dell’aria, pressione e temperatura alla quale avviene la condensa (es. 48% di umidità relativa e 23 °C di temperatura ambiente il punto di rugiada è a 12 °C) quando facciamo una rilevazione modifichiamo le condizioni per questo è meglio valutare la condizione più sfavorevole delle 24 ore (es. parete a nord ore 3-4 del mattino) la temperatura di parete deve essere superiore a quella di rugiada.
Il costruttore deve garantire che un normale uso abitativo (max 60% umidità e 20-21°C ambiente) non dia condensa, ovvero che sia sufficientemente isolato e c’è sufficiente ricambio di aria.
L’umidità relativa è una concausa; altri fattori possono influire, la normativa prevede che i locali siano arieggiati o che in caso contrario che ci sia una ventilazione meccanica controllata con recupero di calore. L’eccessivo vapore formatosi in certi locali può contribuire aumentando l’umidità relativa (es. molto vapore in cucina).
Per dimostrare le condizioni corrette: registrare temperatura e umidità nel normale esercizio dell’abitazione e “fotografare” in un momento temporale la condensa nonostante l’uso corretto dell’abitazione.
Problematiche che si presentano spesso in bagno o in cucina dove la quantità di vapore in taluni momenti è grandemente maggiore
Differenza di emissività:
emissività acqua 0,96 circa
emissività parete 0,93/0,94 circa

La termocamera non vede acqua, vede il muro bagnato ovvero sempre muro.
L’acqua più calda a contatto con la parete scambia temperatura fino all’equilibrio termico, poi vedo “più freddo” (perché l’acqua evapora e si raffredda).
Coinvolti vari fenomeni fisici:
scambio termico per conduzione : equilibrio termico
poi la parete (a temperatura superiore del punto di rugiada) da energia all’acqua che evapora in ambiente non saturo, quindi se aiutata energicamente dalla parete
L’acqua per evaporare e passare da liquido a gassoso sottrae energia alla parte che quindi si raffredda, questo quando la parete ha temperatura sufficiente e l’ambiente non è saturo.

Cercare acqua sui muri con metodo termografico

Tecnica passiva: accendo la termocamera, non scaldo con nulla, mi limito a osservare (vedo l’acqua sui muri per il fenomeno dell’evaporazione)
Metodo termografico, tecnica passiva per la ricerca dell’acqua -> le zone bagnate si vedono più fredde di un paio di gradi centigradi

Tecnica attiva: accendo la termocamera e scaldo (phon, irraggamento solare etc..) e osservo le differenze di temperatura
Si applica per l’umidita di risalita -> cos’è?
Cosa succede ad una parete se appoggia in un luogo bagnato, per capillarità l’acqua risale (geometria “regolare” leggermente scampanata ai fianchi) l’altezza dell’umidità di risalita è va mediamente da 20-30 cm a 1-1,5 m (2-3 metri di altezza nei casi peggiori)si può arrivare ad altezze più elevate grazie a fenomeni magnetici terrestri che “spingono” su l’acqua (dipolo)
esistono strumentazioni non invasive per abbattere umidità di risalita che generano un campo magnetico in controfase con quello terrestre (si possono anche “annegare” nella muratura)
è meglio tentare con la tecnica passiva (osservazione senza intervento) ma se, per esempio, la parete è a 6 °C e il punto di rugiada a 11°C, non è possibile, allora proviamo con la tecnica attiva
Cosa succede quando il sole arriva e scalda? Sconsigliabile fare la termografia in quel momento perché il sole aumenta l’evaporazione e può asciugare la superficie esterna dandoci la falsa impressione che non ci sia umidità di risalita.
Tecnica attiva non nella fase di riscaldamento, ma in quella di raffreddamento, quando andato via il sole la parete tende a raffreddarsi per irraggiamento e convezione
Come vediamo la parte bagnata? Calda perché la zona umida impiega di più a raffreddarsi.
Acqua -> inerzia termica molto elevata (non si scalda velocemente come l’aria)

Parametro più importante in campo edile -> sensibilità termica = minima differenza di temperatura che riesce a percepire lo strumento (0,1 bassa sensibilità - per l’edilizia meglio 0,05)
Esistono modelli specifici per edilizia o industria, o modelli più “completi” es.T335 sensibilità 005 range 650°C

Metodo termografico
Tecnica passiva -> evaporazione dell’acqua
Tecnica attiva -> fase di raffreddamento dell’inerzia termica dell’acqua

Tessitura muraria o Tamponatura

Cappotto termico
Le infiltrazioni in resina e schiume sono possibile punto di ingresso di condensa interstiziale.
La termocamera permette di valutare se il cappotto termico è adeso e valutare la struttura dietro il cappotto termico.

Distacco del rivestimento corticale (intonaco, piastrelle..) va cercato dove nasce poiché il dT è più apprezzabile, quando va via il sole si raffredda prima la parte distaccata. Più è sottile l’intonaco più è facile vederlo.

Es. ISTRUZIONE
Edificio , 6 piani, larg. 30 m, aperta campagna, parete est, distacco di intonco

Normative di riferimento
Uni en iso 9712
Uni 10824-1 (termini e definizioni)
Non inseriamo la9252 perché è stata sostituita dalla 13187 che non inseriamo perché non cerchiamo dispersioni ma distacchi
Strumentazione
Ottica Tele (Teleobiettivo; il grandangolo sarebbe assolutamente necessario se avessimo poco spazio es. vicoli di Genova)
Strumento con molti pixel 320x240
Sensibilità elevata
Termoigrometro
Distanziometro
Inclinometro

Impostazione dello strumento
Delta T piccolo
Livello opportuno

Parete soleggiata, se parete est (soleggiato al mattino) meglio andare poco prima che arrivi il sole e con stesso delta T e livello opportuno cercare una macchia più calda di circa un paio di cm con geometria irregolare, perchè dopo un po’ diventa tutto uniformemente caldo
All’interno conviene aprire la sera prima in modo che di rinfreschi bene l’ambiente e/o accendere l’aria condizionata, a meno che non non scaldi verso la parete da ispezionare.


Infiltrazioni d’acqua da tetti/guaine

Se sopra la guaina è poggiato massetto o piastrelle, lasciamo perdere non si vede nulla.
Se la guaina è a vista, su tetto piano, possiamo valutare.
Es. Sole battente: arriva il sole-> scalda, la parte asciutta si scalda più in fretta, poi uniformità, poi va via sole, la parte bagnata si raffredda più lentamente

Ricerca perdite o mappatura di tubazioni interrate

La strumento non arriva in profondità, devo garantire io un certo delta T tra il tubo e la superficie calpestabile (se il tubo è molto interrato, coibentato ed il liquido ha la stessa temperatura della superficie non possiamo rilevare nulla)

Es. tubi di riscaldamento, non coibentato, appena sotto traccia
ISTRUZIONE
Va bene anche uno strumento non troppo sensibile
Non sono necessari molti pixel, ci vado abbastanza vicino

portfolio

GALLERY

contact

CONTATTI

Compila il form per inviarci la tua richiesta

Codice di sicurezza: Codice di sicurezza

(+39) 0143 822684

Via Benedetto CAIROLI, 125

info@studioagm.com

map

torna-sopra