Nella misura di temperatura senza contatto tutto dipende da un solo coefficiente: emissività e correzioni di misura: il confronto fra i metodi per stabilirla decide se la lettura vale qualcosa o no. L’emissività è la frazione di energia che una superficie irraggia rispetto a un corpo nero alla stessa temperatura, e varia con il materiale, la finitura, l’ossidazione, l’angolo di vista e la lunghezza d’onda. Su un metallo lucido può scendere sotto 0,10 e un valore impostato a caso restituisce errori di decine di gradi.
Il meccanismo è semplice da enunciare. Lo strumento riceve un flusso che è somma di tre contributi: l’emissione propria del bersaglio, la radiazione dell’ambiente riflessa dalla superficie e, sui percorsi lunghi, il contributo dell’atmosfera interposta. Il calcolo di temperatura inverte questa somma usando il valore di emissività e quello di temperatura riflessa che l’operatore ha immesso: sbagliare il primo trascina l’intero risultato, sbagliare il secondo pesa tanto più quanto la superficie è poco emissiva.
Le strade praticabili sono diverse e non equivalenti. Si può leggere un valore tabellare per materiale, determinarlo sperimentalmente con un riferimento a contatto, alterare la superficie con nastro o vernice a emissività nota, sfruttare una cavità che approssima il corpo nero, ricorrere a un pirometro a due colori oppure correggere a posteriori un file radiometrico. Cambiano accuratezza, invasività e ripetibilità.
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Che cosa descrive davvero il coefficiente di emissione
Il coefficiente non è una proprietà fissa del materiale ma della superficie in quelle condizioni. Un acciaio inossidabile lucidato a specchio si colloca in genere fra 0,05 e 0,15; lo stesso acciaio ossidato o verniciato sale sopra 0,85. I non metalli — ceramiche, vernici, gomma, carta, vetro, cute — stanno quasi sempre in una fascia stretta fra 0,90 e 0,96, ed è per questo che la misura senza contatto risulta molto più docile su questi materiali. Contano anche l’angolo di osservazione, perché oltre i 45° dalla normale l’emissività dei metalli cala rapidamente, e la banda spettrale dello strumento: lo stesso bersaglio ha valori diversi a 8-14 µm e a 1,6 µm. Un dato preso senza indicare banda e finitura non è trasferibile.
Emissività e correzioni di misura: confronto fra i metodi
Il valore da tabella è immediato e non invasivo, ma sconta l’incertezza sulla finitura reale: accettabile su superfici non metalliche, discutibile sui metalli. La determinazione sperimentale secondo procedura normata porta il bersaglio a una temperatura nota misurata con un riferimento a contatto e regola il coefficiente finché la lettura coincide: è il metodo più difendibile, ma richiede accesso al pezzo e tempo di stabilizzazione. Nastro adesivo o vernice opaca a emissività nota, applicati sulla zona inquadrata, portano la superficie in fascia alta e rendono la lettura ripetibile: soluzione robusta, ma altera il pezzo e ha limiti di temperatura. Una cavità o un foro profondo almeno sei volte il diametro approssima il corpo nero e azzera di fatto il problema, quando la geometria lo consente.
Restano due approcci diversi in natura. Il pirometro a due colori calcola la temperatura dal rapporto fra le radianze in due bande vicine: se l’emissività varia in modo simile nelle due bande, il rapporto se ne libera in buona parte, ed è la scelta tipica su metallo fuso, pezzi in movimento o bersagli parzialmente occlusi da polvere e vapore. La correzione a posteriori sul file radiometrico, infine, permette di rivedere emissività e temperatura riflessa dopo l’acquisizione, purché l’immagine sia stata salvata con i dati grezzi: recupera un rilievo impostato male, ma non recupera un bersaglio troppo piccolo per il campo di vista né una messa a fuoco sbagliata.
Gli errori che si riconoscono a valle
Le anomalie hanno segnature riconoscibili. Un coefficiente impostato troppo alto rispetto al reale produce una sottostima sistematica che cresce con la differenza fra bersaglio e ambiente; troppo basso, una sovrastima. Sui metalli lucidi compaiono riflessi speculari: figure calde che si spostano quando si cambia posizione dell’operatore, sintomo inequivocabile di temperatura riflessa non gestita. Bordi e spigoli letti più freddi del piano indicano un effetto angolare. Se lo stesso punto misurato da due distanze dà valori diversi, il bersaglio non riempie il campo di vista oppure l’atmosfera assorbe lungo il percorso. Una prova di coerenza rapida consiste nel confrontare la lettura su una zona nuda con quella su una zona nastrata adiacente: uno scarto ampio dichiara subito che il valore impostato non descrive quella superficie.
Le norme che regolano determinazione e temperatura riflessa
La determinazione pratica del coefficiente ha una procedura di riferimento in ASTM E1933, che descrive sia il confronto con un riferimento a contatto sia il metodo del materiale a emissività nota applicato al bersaglio, con le cautele su stabilizzazione termica e uniformità della zona misurata. La temperatura riflessa apparente si stima secondo ASTM E1862, con il metodo del riflettore diffondente posto in luogo del bersaglio e letto con emissività impostata a 1,00: senza questo dato la correzione resta monca proprio dove servirebbe di più, cioè sulle superfici poco emissive. La ISO 18434-1 inquadra il rilievo termografico nel monitoraggio delle condizioni e chiede che i parametri usati — emissività, temperatura riflessa, distanza, umidità — siano registrati insieme al dato, perché una lettura senza parametri non è ripetibile.
Come scegliere in funzione del pezzo e del vincolo
Il criterio decisivo è quasi sempre l’accessibilità. Su pezzi fermi, freddi e raggiungibili conviene la determinazione sperimentale, che dà l’incertezza migliore a costo nullo di attrezzatura. Su superfici che si possono alterare, il nastro o la vernice offrono la ripetibilità più alta con lo sforzo minore. Su pezzi caldi, in movimento o inaccessibili resta il rapporto fra due bande, che paga la minore dipendenza dal coefficiente con un costo più alto e con l’esigenza che le due bande vedano lo stesso bersaglio. La correzione a posteriori è complementare, non alternativa: vale come rete di sicurezza sui rilievi documentali. In ogni caso il valore usato va registrato accanto alla misura, altrimenti il numero non è verificabile.
Per il quadro completo di parametri, procedure di determinazione e criteri di correzione, la pagina di approfondimento dedicata a Emissività e correzioni di misura raccoglie il riferimento tecnico e i rimandi normativi.
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