LA TERMOGRAFIA ALL INFRAROSSO

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2 LA TERMOGRAFIA ALL INFRAROSSO La Termografia all Infrarosso si basa sul rilevamento delle onde elettromagnetiche nella banda dell infrarosso, cioè invisibili all'occhio umano. Tutti i corpi che hanno una temperatura superiore allo zero assoluto (0 Kelvin o -273,15 C), emettono radiazioni elettromagnetiche in funzi one della loro temperatura. Tale energia viene emessa in una lunghezza d onda compresa tra 0,7µm e 1000 µm, quindi non visibile all occhio umano, ed è la porzione di spettro che viene percepita come calore, l infrarosso.

3 LA TERMOGRAFIA ALL INFRAROSSO Un esempio elementare ma significativo. Se accendiamo una lampada ad incandescenza possiamo vedere la sua luce e percepire il calore che emana. Spengendola possiamo ancora sentire il suo calore, evidentemente convogliato da onde a noi invisibili, nella banda dell infrarosso.

4 LA TERMOGRAFIA ALL INFRAROSSO La relazione tra energia emessa e temperatura è data dalla seguente formula, secondo la legge di Stefan-Boltzmann: dove: E = intensità delle radiazioni emesse σ = costante di Boltzmann ε = emissività del corpo (proprietà tipica di ogni corpo 0-1) T = temperatura assoluta

5 LA TERMOGRAFIA ALL INFRAROSSO Misurando con una Termocamera la radiazione emessa da qualunque tipo di materiale, apparato o impianto, anche durante il normale funzionamento, è quindi possibile ottenere la sua corrispondente mappa termica, sotto forma di immagine bidimensionale (o tridimensionale) a colori, dove ad ogni punto corrisponde una temperatura. Le macchine di ultima generazione sono in grado di rilevare differenze di temperatura dell ordine di 0,02 C. I campi di impiego della Termografia sono molteplici. Dall edilizia all industria di processo, dalla protezione civile alla medicina, dalla meccanica al settore navale. Nel settore navale, in particolare, trova la sua applicazione nel controllo degli impianti elettrici di bordo, nel monitoraggio di motori, invertitori e riduttori durante il loro normale regime di marcia, nel controllo delle carene.

6 LA TERMOGRAFIA ALL INFRAROSSO Una termocamera non si limita ad una semplice misura della temperatura, non è un comune termometro. Quello che è interessante individuare è il campo termico nel suo insieme. Sono infatti le differenze di temperatura, i cosiddetti Τ, che ci indicano i punti critici, evidenziati come surriscaldamenti, o come punti freddi, che possono essere originati da malfunzionamenti, usure, errato assemblaggio o, nel caso delle carene, da fratture o delaminazioni causate da fenomeni osmotici, o da traumi. Questo metodo diagnostico può consentire di individuare eventuali usure in atto o difetti strutturali, evitando danni più gravi, e soprattutto evitando avarie impreviste e conseguenti fermi barca. I termogrammi, le immagini ottenute a seguito di un rilievo termografico, vengono quindi elaborate con l'ausilio di un software specifico, per la redazione di un Report Termografico corredato da una Relazione Tecnica. La documentazione, con valore di certificazione secondo le normative UNI EN 473, viene resa all armatore in formato cartaceo e digitale. La nostra Azienda si avvale di Operatori certificati CICPND 2 livello, ed è equipaggiata con Termocamere NEC di altissimo livello.

7 LA TERMOGRAFIA ALL INFRAROSSO DOVE-COME-PERCHE RILIEVO TERMOGRAFICO OPERA VIVA VIVA MOTORI INVERTITORI RIDUTTORI IMPIANTI ELETTRICI IN IN FASE FASE DI DI RISCALDAMENTO IN IN NORMALE REGIME DI DI MARCIA IN IN NORMALE REGIME DI DI MARCIA IN TENSIONE IN TENSIONE ALLA RICERCA DI: ALLA RICERCA DI: PER PER IL IL CONTROLLO DI: DI: PER PER IL IL CONTROLLO DI: DI: PER PER IL IL CONTROLLO DI: DI: UMIDITA DELAMINAZIONI FRATTURE RAFFREDDAMENTO ALIMENTAZIONE SCARICO TEMPERATURA DI DI ESERCIZIO QUADRI ELETTRICI CONDUTTORI ALTERNATORI BATTERIE

8 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE

9 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE Il controllo della carena, a seguito di un rilievo termografico, può consentire l individuazione di punti critici in due aspetti fondamentali: -individuazione di punti di umidità, dovuta anche a fenomeni osmotici; -individuazione di fratture o delaminazioni, che possono essere causate dalla presenza di umidità, da traumi, o da errata costruzione. I rilievi termografici possono essere effettuati sia su carene in vetroresina sia su carene in legno.

10 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE INDIVIDUAZIONE DI PUNTI UMIDITA Per un noto principio della fisica, in presenza di evaporazione, cioè nel passaggio dallo stato liquido allo stato gassoso, si verifica una sottrazione di calore. Seguendo questo principio, quindi individuando eventuali zone più fredde, possiamo ragionevolmente dedurre di essere in presenza di umidità assorbita dallo scafo. Una più approfondita indagine rivelerà l origine di quella umidità. UMIDITA ZONA PIU FREDDA

11 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE L assorbimento di umidità, dovuto a fenomeni osmotici a causa di insufficiente protezione dello strato più esterno, può determinare una decomposizione della struttura, sopratutto se lo stratificato di vetroresina non è stato realizzato a regola d arte. Infatti sono proprio i prodotti residui della non completa catalizzazione che, combinandosi con l acqua, producono una sostanza acida che a sua volta sviluppa dei gas che danno luogo alle cosiddette bolle. Piccoli crateri che consentono un maggiore ingresso di acqua, innescando un processo sempre più grave. Comunemente, ma impropriamente, si individua con il termine OSMOSI la malattia della carena. In realtà l Osmosi indica in chimica e in fisica il fenomeno consistente nel movimento di diffusione di due liquidi miscibili di diversa concentrazione, attraverso un setto poroso o una membrana, semipermeabile o permeabile ai due mezzi.

12 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE Esempio di punti di umidità riscontrati su una carena in vetroresina.

13 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE In questo caso l assorbimento di umidità in carena, dovuto ad una riparazione errata, ha prodotto una disgregazione del composito.

14 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE DELAMINAZIONI E FRATTURE. Se un materiale è compatto, il calore viene assorbito e trasmesso uniformemente, per cui la superficie riscaldata viene rilevata con temperature omogenee. CALORE CALORE

15 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE DELAMINAZIONI E FRATTURE. In presenza invece di delaminazioni o di fratture, il materiale in oggetto perde la sua compattezza, e inevitabilmente negli interstizi, anche se di piccolissima entità, penetra aria (o acqua). Questo determina un diverso assorbimento del calore, infatti l aria contenuta all interno crea una barriera isolante. CALORE CALORE FRATTURA = ARIA In questo caso la funzione isolante dell aria produce un accumulo di calore nella parte corrispondente, consentendo di rilevare una zona più calda.

16 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE In questo caso la zona più calda nella parte posteriore della chiglia, molto evidente e ben delimitata può rivelare un distacco del materiale, probabilmente dovuto ad una precedente riparazione.

17 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE DELAMINAZIONI E FRATTURE. Di conseguenza se la fonte di calore è interna allo scafo, ad un rilievo esterno rileverò una parte più fredda, in corrispondenza della frattura. CALORE CALORE FRATTURA = ARIA In questo caso la funzione isolante dell aria determina una diversa, e minore, trasmissione di calore.

18 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE Alcune immagini relative a lavori effettuati su carene in stratificato di vetroresina e in legno.

19 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE Attaccatura del bulbo in chiglia. Non sempre l utilizzo della termografia è finalizzato alla individuazione del guasto.

20 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE Effetti negativi dell assorbimento di umidità.

21 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE Una carena con evidenti segni di disomogeneità del materiale.

22 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE Anche in questo caso si nota una zona dove la risposta termica è disomogenea.

23 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE In questo caso si notano sia una disomogeneità del materiale, sia alcune zone dove permane umidità.

24 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE In questa parte è evidente una uniformità di temperature, e si notano i rinforzi interni.

25 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DELLE CARENE Carena in fasciame. Si notano zone più fredde, in corrispondenza della ruota di prua, e della chiodatura delle tavole, che stanno ad indicare presenza di umidità.

26 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA ALL INFRAROSSO La stessa carena vista dal lato di dritta. Sono evidenti punti di forte umidità, evidenziati come zone più fredde.

27 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DEGLI IMPIANTI ELETTRICI

28 LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DEGLI IMPIANTI ELETTRICI I rilievi termografici effettuati sugli impianti elettrici di bordo, possono individuare eventuali malfunzionamenti od usure. Infatti qualsiasi difetto nel cablaggio dell impianto, connessioni non serrate, conduttori sottodimensionati, interruttori o sezionatori difettosi, evidenziano sempre un surriscaldamento, prima di arrivare alla rottura. L individuazione di tali anomalie consente di evitare guasti più gravi e pericolosi.

29 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DEGLI IMPIANTI ELETTRICI In questa immagine è raffigurato un quadro elettrico di bordo, con evidente anomalia in corrispondenza della zona più calda dovuta ad un surriscaldamento di un sezionatore. In questo caso il surriscaldamento interessa anche i conduttori, con evidente rischio di ulteriori e più gravi danneggiamenti.

30 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DEGLI IMPIANTI ELETTRICI Anche in questa immagine è raffigurato un quadro elettrico, con evidente anomalia in corrispondenza della zona più calda dovuta ad un surriscaldamento di un interruttore. E evidente l immediatezza dell individuazione del punto critico.

31 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DEGLI IMPIANTI ELETTRICI Impianto elettrico di una goletta di 60. Viene individuato un punto più caldo su una delle canalette di protezione.

32 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DEGLI IMPIANTI ELETTRICI Dopo aver tolto il coperchio della canaletta, si individua con più precisione il punto di surriscaldamento.

33 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DEGLI IMPIANTI ELETTRICI Ad una più attenta ricerca si individua l anomalia. Il giunto tra due conduttori non adeguatamente serrato, che non poteva essere altrimenti scoperto, se non a seguito di guasto, potenzialmente pericoloso. La zona più calda sottostante è solo il riflesso del calore della connessione difettosa.

34 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DEGLI IMPIANTI ELETTRICI In questo caso, il cablaggio del quadro elettrico presenta una notevole quantità di conduttori e connessioni. Con una semplice immagine IR, si riesce ad individuare i punti critici, evidenziati come punti più caldi, ed è quindi possibile procedere al loro ripristino in tempi brevi.

35 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DEGLI IMPIANTI ELETTRICI Un altro esempio di individuazione di una anomalia, altrimenti non riscontrabile, se non a guasto avvenuto. Due dei conduttori sono evidentemente sovraccarichi, ed il loro surriscaldamento può provocare seri danni al resto dell impianto, con conseguenti avarie e notevoli rischi per la sicurezza dell imbarcazione.

36 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DEGLI IMPIANTI ELETTRICI Questa immagine, e la seguente, si riferiscono ad un test su un semplice impianto elettrico a 12v in cc, per verificare il surriscaldamento di una connessione non perfettamente serrata.

37 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA NEL CONTROLLO DEGLI IMPIANTI ELETTRICI Sono evidenti i punti più caldi dove è stata provocata l anomalia.

38 La Manutenzione Predittiva nella Nautica LA TERMOGRAFIA ALL INFRAROSSO NEL CONTROLLO DELLE CARENE E DEGLI IMPIANTI ELETTRICI CONCLUSIONI Tra i sistemi diagnostici non distruttivi, la Termografia all Infrarosso può considerarsi tra le tecniche tecnologicamente più avanzate ed efficaci. Questo metodo diagnostico trova applicazione in molteplici settori produttivi, per la prevenzione del danno meccanico e per il controllo di processo e di qualità, e in settori scientifici quali la medicina e la veterinaria, a conferma delle sue potenzialità. Applicata al settore navale, la Termografia all Infrarosso può essere un valido complemento alla professionalità e competenza degli operatori del settore, riuscendo a vedere quello che i nostri sensi non ci consentono, nell ottica di una sempre più attenta manutenzione e una maggiore sicurezza in navigazione.

39 PROGETTO SAFES LA TERMOGRAFIA ALL INFRAROSSO NEL CONTROLLO DELLE CARENE E DEGLI IMPIANTI ELETTRICI DI BORDO GRAZIE E BUONA NAVIGAZIONE!