Controlli non distruttivi · Termografia
Termografia a infrarossi per il controllo non distruttivo
La termografia a infrarossi rende visibile ciò che l’occhio non percepisce: la temperatura delle superfici. Una termocamera raccoglie la radiazione infrarossa emessa da ogni corpo e la converte in una mappa termica a falsi colori, in cui zone calde e fredde diventano immediatamente riconoscibili. Nel controllo non distruttivo occupa un posto particolare: non richiede contatto, esamina aree estese in un colpo d’occhio e individua i difetti attraverso il loro effetto sul flusso di calore, per esempio distacchi, infiltrazioni o coibentazioni ammalorate. Si distinguono la tecnica passiva, che osserva l’oggetto nelle sue condizioni operative, e quella attiva, che lo stimola termicamente. Questa pagina spiega come si forma l’immagine, il ruolo dell’emissività e i campi di impiego.
La termografia a infrarossi rende visibile ciò che l’occhio non percepisce: la temperatura delle superfici. Una termocamera trasforma la radiazione termica emessa da un corpo in un’immagine, e da quell’immagine un operatore esperto riconosce difetti, anomalie e condizioni di degrado che nessun altro metodo rivelerebbe a distanza.
Nel controllo non distruttivo la termografia occupa un posto particolare: non richiede contatto, esamina aree estese in un colpo d’occhio e individua i difetti attraverso il loro effetto sul comportamento termico del componente. In questa pagina si descrivono il principio della misura, il ruolo cruciale dell’emissività, la differenza tra termografia passiva e attiva e le applicazioni tipiche.
Come una termocamera forma un’immagine
Ogni corpo a temperatura superiore allo zero assoluto emette radiazione infrarossa, tanto più intensa quanto più è caldo. La termocamera raccoglie questa radiazione con un obiettivo e la proietta su una matrice di sensori, dove ogni elemento misura l’intensità ricevuta da un punto della scena.
L’elettronica converte le intensità in temperature e le rappresenta con una scala di falsi colori: le zone calde e fredde diventano così immediatamente riconoscibili sullo schermo. Il risultato è una mappa termica della superficie, aggiornata in tempo reale. Il funzionamento del sensore è approfondito nella pagina sulla termografia a matrice di sensori.
La differenza rispetto alla videoispezione, che restituisce un’immagine ottica di ciò che è illuminato, sta nel fatto che la termocamera “vede” una grandezza fisica — la temperatura — e non la luce riflessa. È complementare agli altri metodi non distruttivi, come gli endoscopi e sistemi di videoispezione.
Vuoi un aiuto nella scelta del prodotto ?
L’emissività: il fattore che può ingannare
La termocamera non misura direttamente la temperatura, ma la radiazione che riceve. E la radiazione emessa da una superficie a una data temperatura dipende da una sua proprietà, l’emissività: la capacità del materiale di irraggiare calore. È questo il punto più delicato del metodo.
Materiali diversi alla stessa temperatura emettono radiazione diversa. Una superficie opaca e scura ha emissività alta e appare “fedele”; una superficie metallica lucida ha emissività bassa, emette poco e riflette la radiazione dell’ambiente circostante. Puntare la termocamera su un metallo lucido può restituire non la sua temperatura, ma il riflesso di ciò che gli sta intorno.
Per misure quantitative attendibili occorre quindi impostare correttamente l’emissività del materiale e tenere conto della radiazione riflessa. Sulle superfici a bassa emissività si ricorre spesso a trattamenti che la aumentano localmente, come un velo di vernice opaca. L’argomento è approfondito nella pagina sull’emissività e correzioni di misura.
Qualitativo e quantitativo
Va distinto ciò che si cerca. Nel controllo qualitativo interessa il contrasto termico, cioè la differenza di temperatura tra un punto e un altro: qui l’emissività conta meno, perché anche una lettura non corretta in valore assoluto mostra comunque l’anomalia rispetto all’intorno.
Nel controllo quantitativo, dove serve il valore assoluto della temperatura, l’emissività diventa determinante e va gestita con rigore. Molte applicazioni di ispezione si accontentano del contrasto, ma sapere in quale dei due regimi si sta lavorando è essenziale per non trarre conclusioni sbagliate.
Termografia passiva e termografia attiva
Nel controllo non distruttivo si distinguono due approcci, secondo l’origine del calore osservato.
| Approccio | Origine del calore | Che cosa rivela |
|---|---|---|
| Termografia passiva | Il componente è già caldo o freddo per il suo funzionamento | Anomalie di temperatura in esercizio |
| Termografia attiva | Il calore viene fornito dall’esterno, in modo controllato | Difetti sottopelle che alterano la diffusione del calore |
La termografia passiva
È la più diffusa e la più semplice: si osserva un componente che è già caldo o freddo per effetto del proprio funzionamento. Un contatto elettrico che scalda per una resistenza anomala, un cuscinetto che si surriscalda per attrito, una dispersione termica in un edificio si manifestano come anomalie sulla mappa termica, senza bisogno di alcuno stimolo.
Il difetto, in questi casi, produce da sé il proprio segnale termico. Il compito dell’operatore è riconoscerlo e distinguerlo dalle variazioni normali di temperatura del componente.
La termografia attiva
Quando il difetto non genera calore da solo, lo si stimola dall’esterno. Si fornisce al componente un impulso di calore controllato e si osserva come la temperatura si diffonde e si dissipa: un difetto interno — un vuoto, una delaminazione, un distacco — altera la diffusione del calore e crea un contrasto termico transitorio che lo rivela.
È la tecnica che estende la termografia alla ricerca di difetti sottopelle, in particolare nei materiali compositi, dove una delaminazione trattiene o rallenta il calore in modo diverso dal materiale sano. Richiede una sorgente di stimolo e un’analisi più sofisticata della sequenza di immagini, ma consente di “vedere” sotto la superficie ciò che la termografia passiva non coglierebbe.
Applicazioni industriali
Impianti e quadri elettrici
È una delle applicazioni più diffuse. Una connessione allentata o corrosa presenta una resistenza anomala e si surriscalda sotto carico: la termocamera individua il punto caldo prima che provochi un guasto o un incendio, consentendo la manutenzione preventiva senza interrompere l’esercizio.
Organi meccanici in movimento
Cuscinetti, ingranaggi e accoppiamenti che si surriscaldano per attrito o disallineamento segnalano il problema con un aumento di temperatura. Il monitoraggio termico rientra nella manutenzione di turbine e motori e più in generale nella diagnostica delle macchine.
Involucro edilizio e strutture nascoste
Sugli edifici la termografia rivela dispersioni, ponti termici, umidità e persino elementi nascosti sotto l’intonaco, che alterano localmente il comportamento termico della parete. I temi sono sviluppati nelle pagine sulla termografia degli edifici e sulla termografia per individuare strutture nascoste.
Difetti nei materiali compositi
Con la termografia attiva si individuano delaminazioni e distacchi sottopelle nei compositi, dove il difetto altera la diffusione del calore stimolato. È un controllo prezioso in settori dove questi materiali sono strutturali e i difetti interni non tollerabili.
In tutte queste applicazioni la documentazione dell’immagine termica è parte del risultato, come descritto nella pagina sull’analisi e refertazione delle immagini termiche.
Errori ricorrenti
- Leggere come temperatura reale la superficie di un metallo lucido, dove la bassa emissività restituisce soprattutto il riflesso dell’ambiente.
- Impostare un’emissività errata quando serve un valore assoluto di temperatura, falsando la misura.
- Confondere un riflesso caldo o freddo dell’ambiente con un’anomalia del componente.
- Interpretare il valore assoluto quando l’informazione utile è il contrasto termico, o viceversa.
- Attendersi dalla termografia passiva la rilevazione di difetti che non generano calore, senza ricorrere alla termografia attiva.
- Ispezionare impianti elettrici senza carico sufficiente, quando è proprio il carico a rendere visibile il punto caldo.
- Trascurare le condizioni ambientali — sole, vento, riflessi — che alterano la lettura termica in campo.
Gli altri strumenti per il controllo non distruttivo sono raccolti nella sezione controlli non distruttivi e spessimetri di materiale.
Domande frequenti
Raccoglie la radiazione infrarossa che ogni corpo emette in funzione della propria temperatura. Un obiettivo la proietta su una matrice di sensori, ciascuno dei quali misura l’intensità ricevuta da un punto della scena; l’elettronica converte le intensità in temperature e le rappresenta con una scala di falsi colori, formando una mappa termica della superficie.
È la capacità di una superficie di irraggiare calore. Materiali diversi alla stessa temperatura emettono radiazione diversa: una superficie opaca ha emissività alta ed è fedele, un metallo lucido ha emissività bassa e riflette l’ambiente. Se l’emissività impostata è errata, la misura assoluta di temperatura risulta falsata. Per questo va gestita con cura nelle misure quantitative.
Nella passiva si osserva un componente già caldo o freddo per il suo funzionamento, e il difetto genera da sé il proprio segnale termico. Nell’attiva il calore viene fornito dall’esterno con un impulso controllato, e si osserva come si diffonde: un difetto sottopelle altera la diffusione e crea un contrasto termico che lo rivela. L’attiva serve dove il difetto non produce calore da solo.
Solo entro certi limiti, e con la termografia attiva. Vede l’effetto di un difetto sottopelle sulla diffusione del calore in superficie, quindi individua delaminazioni e distacchi non troppo profondi, tipicamente nei compositi. Per difetti più profondi nello spessore restano necessari i metodi ultrasonori: la termografia è complementare, non sostitutiva.
Perché è il passaggio di corrente a rendere visibile il difetto. Una connessione allentata o corrosa presenta una resistenza anomala e si surriscalda solo quando è percorsa da corrente sufficiente. A vuoto il punto caldo non compare. Per questo l’ispezione termica degli impianti elettrici si esegue in condizioni di carico rappresentative dell’esercizio.
Dipende dallo scopo. Nel controllo qualitativo interessa il contrasto termico tra un punto e l’intorno, e anche una lettura non perfetta in valore assoluto mostra l’anomalia. Nel controllo quantitativo serve il valore assoluto, e allora emissività e correzioni diventano determinanti. Sapere in quale regime si lavora evita conclusioni sbagliate.
Maggiori informazioni e contatti
Partner divisione sistemi e integrazione sensori : www.roder.it
Partner divisione visione artificiale : www.rodervision.com
Maggiori informazioni su INNOVACHECK : chi siamo
Contatto per informazioni generali : info@roder.it
Contatto per informazioni su questi prodotti : info@innovacheck.com
Visita la pagina Linkedin
Le informazioni contenute in questa pagina web sono fornite a scopo puramente informativo. Pur essendo state elaborate con la massima cura, non costituiscono un’offerta contrattuale né un impegno vincolante per la fornitura. Possono contenere errori di trascrizione, traduzione o refusi. Per informazioni precise e aggiornate, si invita a contattare direttamente la nostra azienda.
Devi effettuare l'accesso per postare un commento.