TECNICHE TERMOGRAFICHE PER LA DIAGNOSTICA SULL EDILIZIA STORICA

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1 N N F H N F PER NST S EZ STR Nicola udwig aboratorio di rcheometria stituto di Fisica enerale pplicata niversità degli Studi di Milano

2 N N F H VSNE Sistema di visione che fornisce immagini della radiazione infrarossa emessa dagli oggetti ripresi

3 N N F H NFRSS RFETTF VSNE

4 PRNP FS FNZNMENT E = εσt 4 ENER EMESS ETT E PRPRZNE R MPET QRT λ max T = costante egge di Stefan- Boltzmann a distribuzione spettrale dell energia dipende dalla temperatura => ogni temperatura emette una radiazione prevalente N N F H

5 N N F H Esempi SE (c K -> λ max =0,5µm) V, visibile, vicino R MPE NNESENZ (c K -> λ max =1µm) Visibile (30%) e R (70%) ETT MP. MBEN (c. 300 K -> λ max =10µm) lontano R

6 N PRNP FS FNZNMENT (2) a termocamera rileva la radiazione emessa dagli oggetti e la trasforma in un valore di temperatura piccole variazioni di temperatura causano grosse variazioni di energia N F H NE SENSBTÀ E MET! Energia di corpo nero Temperatura ( ) Problemi 1 gli oggetti reali NN emettono radiazione come corpi neri (ε =1) => emissività spettrale 2 fonti di radiazione esterne all'oggetto inquadrato alterano la corretta lettura della temperatura Energia (att/mq)

7 EMSSVT ε λ = È un fattore che rappresenta per ogni oggetto reale il grado di somiglianza col comportamento di un corpo nero ideale 0 ε 1 E λ (T).. E λ (T) cn ε bassa riflessione mattoni, intonaci, etc. ε > 0,8 N N F H

8 N N F H Materiali con emissività differente Errori apparenti dovuti alla diversa emissività dei materiali

9 N N F H E angolo di ripresa Variazioni dell emissività con l angolo di vista e proprietà ottiche nel visibile non corrispondono a quelle nell R termico Trasparente nel visibile trasparente nell infrarosso

10 Sistemi Videotermografici Short wave - long wave. Trasparenza atmosferica e bande spettrali di emissione degli oggetti sole unghezza d onda orpo a temperatura ambiente N N F H

11 F N RHTT N N F H diagnostica per immagini remote sensing (indagini strutturali senza ponteggi) rigorosamente non distruttiva (non invasiva) individua strutture non a vista ampanile della chiesa parrocchiale di Ello () Trasparenza delle murature mmagini in nfrarosso

12 PRNP PPZNE sservabile fisica misurata MPET SPERFE PRPZNE E RE NRN E MT RVEZNE EEMENT NSST NE MT dentificazione di tamponamenti sotto l intonaco N N F H

13 STR N STT stratificazione delle fasi costruttive, elementi celati e incorporati da successivi rifacimenti. Elementi lapidei (archi, portali, capitelli, lesene, cornici, paraste ) Tamponature (porte e finestre) Tessitura muraria, ammorsamenti fra edifici posizione tipologia e geometria della muratura Tipo di muratura (isodoma, irregolare, tipo di materiali) Presenza di elementi strutturali (pilastri, architravi, archi di scarico ) orizzontamenti lignei (solai, volte) Fratture e cricche subsuperficiali elementi metallici (chiodi, chiavi, staffe catene ) MPNT tubazioni non a vista (impianti termici e idrosanitari) impianti sottostradali (reti fognarie, teleriscaldamento) canne fumarie, pluviali interni alla muratura RMETR individuazione di elementi con anomalie termiche collegate ai cicli dell acqua e del riscaldamento naturale/artificiale N Ponti termici (isolamento degli edifici, dispersioni termiche) ondensa/evaporazione Risalita capillare dal suolo nfiltrazioni dalle coperture NTN (affreschi, mosaici, intonaci storici) individuazione e quantificazione delle aree F distaccate, verifica degli interventi di riadesione E H monitoraggio nel tempo di processi di degrado per i quali sia nota la correlazione E con il comportamento termico (aumento della porosità, variazioni di emissività x depositi salini ecc.)

14 pplicazioni ai beni architettonici N N F H MT individuazione di aree umide sottoposte ad evaporazione STH individuazione di aree distaccate su intonaci, affreschi, mosaici MTRE studio della composizione della muratura per problemi di statica o storici

15 ndividuazione fenomeni di degrado non individuabili a vista N uomo di Monreale Palermo N F H giugno 2003 ore 20 astre di marmo distaccate o degrado del materiale (alterazione della porosità) (?)

16 N N F H MPNT - SERPENTNE mpianto di riscaldamento a pavimento (per (per gentile gentile concessione concessione B B SR-N) SR-N) nterruzione della serpentina

17 solamento termico Varese Villa omunale, ripresa notturna lato nord N N F H

18 N N F H ST MTRE

19 N Flusso di calore MPET - RE Φ Q = k T x radiente di temperatura l flusso di calore si propaga perpendicolarmente alle isoterme N RSMENT EEMENT N FETT (isolante p.es. aria) F H T 1 T 2 T 3 T 4 EEMENT SN on T 1 < T 2 <T 3 <T 4 T 1 T 2 T 3 T 4

20 N EVZNE E MPET STRBZNE MPET N N S E ESRTT EQZNE FRER N T x ρ = densità s = calore specifico k = conduttività termica F H E α = T y + k s ρ 2 T z 2 1 = α 2 T t 2 α diffusività termica EQZNE FRER S RSVE NTMEN S N PH S N EMET SEMPE. E MTRE SN PPRSSMB QE PN SEMNFNT

21 ifferenze di materiale PET MTTN NTN rafico temperatura sulla superficie della muratura N l calore specifico dei diversi materiali ne determina il comportamento N F H termico Termografia inamica (evoluzione nel tempo della temperatura dopo una sollecitazione termica)

22 N N F H Riscaldamento superficiale uniforme difetto zona più fredda l calore viene fermato nello strato superficiale (intonaco) dalla presenza di aria nel distacco

23 N N F H µ = 2α ω FETT Buco R e =raggio apparente causa della diffusione laterale del calore è difficile identificare la dimensione esatta di un difetto. µ profondità di penetrazione dell onda termica dipende dalla frequenza ω dello stimolo e dalla diffusività termica del materiale α

24 dentificazione e Misura di difetti N N F H efect sizing mediante tecniche di termografia dinamica tempo l diametro del difetto si modifica nel tempo

25 Stato di conservazione di intonaci mmagine termografica mmagine visibile bside della chiesa parrocchiale di Ello (), esterno (per gentile concessione B SR-N) N N F H

26 N N F H PN febbraio 1993 termocamera avio TVS 2000 S

27 N N F H ndividuazione di strutture non a vista nterno della chiesa parrocchiale di Ello () (per gentile concessione B SR-N)

28 aratterizzazione di murature N N F H Tessitura in ciottoli, stessa temperatura della muratura Tessitura in laterizi moderni, isolanti (temperatura più alta) hiesa di S. Maria ncoronata, Martinengo (B), presenza di tamponamenti sopra l ingresso, riscaldamento 2 ore per termoconvezione

29 a lettura di tessiture N murarie. hiesa parrocchiale di Nembro (B). Riscaldamento 500 per 10 minuti N F H a termografia in falsi colori evidenzia le anomalie termiche => distacchi a termografia in livelli di grigio evidenzia le differenze di materiali => tessitura

30 NN S SPERF RE N N F H E Muratura in ciottoli e malta di calce mmagine nel visibile lusone (B) l Trionfo della morte ffreesco su mura esterne

31 NN S SPERF RE ESEMP RSMENT PER NVEZNE l aria calda si sposta verso l alto. hiesa di S. Maria ncoronata Martinengo (B), abside e arco trionfale. N N F H E

32 N influenza di di alterazioni cromatiche delle superfici N F H E

33 astello di Malpaga (B) termografia in trasmissione (6 ore di riscaldamento) N N F H Termogramma base, si evidenzia la struttura Termogramma a isoterme, si notano E in legno (più isolante del mattone) i mattoni ponte termico

34 N N F H ndagini termografiche su Palazzo Forcella e Seta Palermo

35 N N F H SEN PR

36 N NNE N N F H F TTV RSMENT ESRN SSM -ETT SSERVT (parete, ambiente, edificio) (QN N SRE!) RMENT MPE VSBE - NFRSS N NFT SPZE. NVEZNE STFE E ETT /Q VPRE. SER S S N PNT E S SSERV PRPZNE E E RE. F PSSV NESSN RSMENT ESRN M PRESENZ FENMEN RSMENT/FFREMENT NRN SSM SSERVT. (RSMENT MEST, EVPZNE Q, RRENT, ENT NRN-ESRN) (definizioni secondo udwig - elementi di rcheometria 2001)

37 MT RPRES N TSMSSNE PR PPST E PRE RFESSNE SSS PR E PRE VE S E PET RSMENT NM S SSERV EVZNE E MET VRE E MP Evoluzione N temporale di un difetto su mattone dopo impulso termico (flash) F H E

38 N REP PPZN EZ STR mbito di applicazione sull'edilizia storica monumentale pplicazioni Fenomeno termico correlato dentificazione di elementi non a vista; studio tessiture murarie; identificazione di tamponamenti di aperture preesistenti; mappatura di precedenti interventi di restauro (anche di elementi strutturali) midità superficiale (misura dei flussi evaporativi in atto); Studio storicoconoscitivo Monitoraggio- Niagnostica istacchi di intonaci, dello stato di affreschi e mosaici, in conservazione generale paramenti murari, sottili; fessurazioni, cricche subsuperficiali. F H Propagazione differenziale del calore all'interno della muratura a causa di diversi valori di diffusività termica midità raffreddamento calore latente di evaporazione. istacchi isolamento termico locale causato da bolle di aria fra muro e paramento esterno. n generale si rileva ogni ostacolo alla diffusione del calore. Tecniche di indagine Termografia attiva, utilizzando come sorgente anche l irraggiamento solare. ndagini su superfici a colore, meglio sistemi di termoconvezione. midità termografia passiva. istacchi meglio in termografia attiva, ma il semplice instaurarsi di gradienti notte-giorno si dimostra sufficiente all'identificazione di difetti superficiali dell intonaco.

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40 N N F H NST E MT S SSERV FENMEN E EVPZNE EVPZNE FFREMENT calore latente di evaporazione Λ = J/Kg ausato da differenze di concentrazione di acqua (gradiente idrico)

41 N N F H E NST E MT a variabile correlata al degrado è il flusso evaporativo più del contenuto d acqua Misura superficiale, ma il degrado è un fenomeno di superficie ndividuazione di aree umide MPET FSS EVPTV E imitero di S. Martino arfo-boario Terme (BS)

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43 a lettura di tessiture N murarie. N F H astello di Malpaga (B) corte interna, termografia in riflessione dopo riscaldamento solare Termogramma a colori STH Termogramma in livelli di grigio tessitura muraria

44 astello di Malpaga (B) termografia in trasmissione (6 ore di riscaldamento) N N F H Termogramma base, si evidenzia la struttura Termogramma a isoterme, si notano E in legno (più isolante del mattone) i mattoni ponte termico