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RECUPERO
Il rilievo di patologie edilizie mediante analisi termografica
La termografia infrarossa ha ormai consolidato da tempo la sua funzione di metodo di analisi delle irregolarità termiche di involucri edilizi. Gli sviluppi del metodo termografico, sono stati originati da necessità militari connesse con l'esigenza di visione notturna. Il metodo si è sviluppato tecnologicamente nel tempo a partire da occhiali con lenti modestamente selettive nel campo dell'infrarosso, attraverso l'uso di pellicole fotografiche modestamente sensibili, fino all'impiego recente di sistemi televisivi notevolmente sofisticati e sensibili.
L'uso di questi strumenti di generazione recente e la crescente capacità elaborativa dell'immagine ottenuta grazie all'uso dei computer, ha consentito di approcciare problematiche anche di interesse edilizio.
L'applicazione della termografia in edilizia
La principale applicazione per la quale è iniziato un uso sufficientemente estensivo del metodo termografico è stata quella del rilievo e dell'analisi delle irregolarità termiche degli involucri degli edifici, finalizzata ad identificarne l'efficacia della protezione termica.
Nel caso di termografie ad involucri esterni di edifici, sono visualizzati generalmente i profili termici delle superfici esterne che rappresentano il risultato del bilancio termico delle superfici stesse, innescato dal salto termico fra ambiente interno ed ambiente esterno.
Nel termogramma, i campi isotermi sono rappresentati in toni di grigio o da una serie di colori ( in successione dalle temperature minori a quelle maggiori) a ciascuna delle quali corrisponde una temperatura media di campo.
Il principio del metodo
Il principio si basa sulla misura della distribuzione delle temperature superficiali di un oggetto quando viene sollecitato termicamente (generalmente con un riscaldamento). Una anomalia in tale distribuzione di temperature è indicativa di un possibile difetto.
La termografia opera nella banda di lunghezza d'onda delle radiazioni infrarosse che per i materiali edilizi si estende da 2 a 14m: è infatti in questo campo che tali materiali irraggiano energia manifestando così il loro comportamento termico. L'energia radiante di un materiale è funzione della sua temperatura superficiale, che è condizionata dalla conduttività termica e dal calore specifico, che traducono rispettivamente l'attitudine del materiale stesso a trasmettere calore od a ritenerlo.
Differenze fra i valori di questi parametri, relativi per esempio ai diversi componenti di una muratura ( pietre, mattoni, malta ecc.), portano i componenti stessi ad assumere differenti temperature sotto sollecitazioni termiche.
La radiazione emessa dagli oggetti analizzati è convertita dal sistema sensibile all'infrarosso in un segnale tramite il quale è possibile riprodurre un'immagine rappresentante i vari livelli termici della loro superficie.
La distribuzione termica che si forma, riproduce, sotto forma e dimensioni, gli elementi celati. Vengono così evidenziate, nelle reali condizioni d'opera, le interrelazioni termiche tra i vari componenti di un sistema, spesso difficili da valutare sperimentalmente in altro modo.
Gli strumenti
La strumentazione di base per l'analisi all'infrarosso, si compone di:
- una telecamera in cui il sistema ottico è sensibile alla radiazione nel campo infrarosso con lunghezza d'onda compresa tra 2 e 14m, avente una buona risoluzione termica;
- uno schermo in cui l'immagine infrarossa è visualizzata in una scala di toni di grigio o a colori;
- un sistema di riproduzione fotografica dell'immagine con la possibilità di sottolineare sull'immagine stessa i diversi campi isotermi con l'uso di colori di riferimento;
- un dispositivo con il quale è possibile registrare l'immagine termica.
La tecnica d'esame
Consiste nel rilievo e nella visualizzazione della distribuzione delle temperature superficiali di un oggetto dopo l'applicazione di una sollecitazione termica, che può essere indotta in diversi modi.
Visualizzazione del difetto
La distribuzione delle temperature è rilevata mediante una telecamera all'infrarosso che fornisce su monitor un'immagine ( in bianco e nero o a colori) della distribuzione delle temperature della superficie inquadrata, in funzione della sua temperatura superficiale.
In tale caso un'anomalia nella distribuzione delle temperature superficiali, corrispondente ad un possibile difetto, è visualizzata da una diversa tonalità di colore.
Applicazioni del metodo
In campo edilizio le applicazioni riguardano la valutazione dell'isolamento termico delle costruzioni, la possibilità di rilevare particolari costruttivi degli edifici, ecc.
In campo artistico il metodo si è rivelato di grande utilità per il rilievo di decoesioni nei dipinti, distacchi di intonaco, per la diagnostica nella conservazione e nel restauro in genere delle opere d'arte e per il riconoscimento di particolari costruttivi mascherati o modificati nel tempo.
La termografia di parti di edifici comprende le seguenti operazioni:
- la determinazione della distribuzione di temperatura superficiale su di una parte dell'involucro dell'edificio;
- l'accertamento se questa distribuzione di temperatura superficiale è anormale;
- la stima del tipo e dell'estensione di tali difetti.
Casi di studio
Le misure possono essere condotte dall'interno o dall'esterno dell'edificio.
Con misure interne all'edificio è possibile rilevare:
- elementi strutturali quali ad esempio travature di sostegno di solai individuandone orditura e dimensioni;
- elementi non strutturali quali porte, camini, finestre, canne fumarie, travature lignee o in cemento armato occultati sotto l'intonaco o murature successive;
- canalizzazioni, montanti, impianti idrici di riscaldamento consentendo, una volta individuata l'ubicazione, la riparazione e la completa o parziale sostituzione, senza provocare indebolimenti ulteriori alle strutture portanti;
- difetti strutturali come ponti termici, mancanza di isolamento, infiltrazioni d'aria, umidità, ecc.
Con misure esterne all'edificio è possibile rilevare:
- particolari architettonici come archi, travi, disegni geometrici, occlusi da intonaco;
- anomalie strutturali come aperture tamponate, camini, canne fumarie occlusi, travature lignee e in cemento armato, ecc. ( come per i rilievi interni all'edificio);
- dimensionamento dei componenti la costruzione sotto l'intonaco;
- umidità di risalita con mappatura completa delle zone;
- difetti strutturali come ponti termici, giunti, anomalie di isolamento.
Formazione di condensa e muffe
La presenza di un'eccessiva quantità di umidità o l'incapacità dell'edificio di smaltirla, sono le cause principali di molte patologie; l'adesione di finiture applicate come verniciature, o di alcuni tipi di materiali per pavimentazione, è fortemente ridotta quando l'area che costituisce la superficie di condensa si impregna di umidità. Molti materiali possono dilatarsi e portare a fessurazioni della muratura o al sollevamento del rivestimento, inconvenienti che possono essere causati, oltre che dall'acqua, anche dalle variazioni termiche.
Con la termografia eseguita dall'interno, è possibile mettere in evidenza queste parti prima che muffe o scrostamenti dovuti all'imbibizione del muro, abbiano tempo di evidenziarsi.
Aderenza o distacco di intonaco
La possibilità di utilizzare una metodologia termica per evidenziare il distacco di intonaco, poggia sulla diversità di comportamento alla propagazione di calore tra i materiali da costruzione e l'aria; si ipotizza infatti l'esistenza, tra intonaco e la muratura, di uno strato d'aria, anche minimo, dovuto al distacco. L'esistenza di questo strato d'aria in quiete, modifica i meccanismi di propagazione del calore, rispetto ad una zona in cui esso non è presente, a causa della resistenza termica addizionale da esso fornita.
Supponendo di esercitare impulsi termici sulla superficie di interesse, l'irregolarità termica del distacco si manifesta nel termogramma durante la fase di raffreddamento, con una zona più calda, in quanto la maggior resistenza termica della zona staccata impedisce al calore di fuoriuscire, conservandolo più a lungo nella parete retrostante.
In occasione di sperimentazione su intonaci di non grande pregio, si era verificata la correttezza dell'indicazione termografica tramite lo strappo della zona indagata. Tuttavia, pur potendo valutare l'alternanza della zone ben aderenti e di quelle distaccate, anche con lo strappo non era possibile risalire all'entità del distacco.
Nel caso di intonaci di pregio, dove lo strappo è comunque impraticabile, è evidente la necessità di quantizzare maggiormente l'entità dei distacchi osservati; si è quindi voluto accertare che ciò si potesse fare osservando la differenza di toni di grigio delle varie zone termografate. Inoltre è stata effettuata un'analisi vibratoria sull'intonaco antico così da comparare i risultati ottenuti dall'analisi termografica. L'uso combinato delle due tecniche permetteva di ottenere una verifica della convergenza dei due metodi ed una più precisa informazione del fenomeno analizzato.
Conclusioni
E' opportuno, in conclusione, sottolineare vantaggi e limitazioni dell'impiego della termografia infrarossa per orientare correttamente le attese degli operatori ad essa interessati.
Vantaggi
- La globalità del metodo: sono evidenziate in maniera particolare le interrelazioni termiche tra i componenti, spesso difficili da valutare sperimentalmente in altro modo.
- La valutazione può essere eseguita nelle reali condizioni d'opera del sistema.
- La valutazione non comporta alcuna alterazione del regime termico dell'oggetto in esame (con passaggi di cavi o sonde).
Limitazioni
- L'impossibilità, allo stato attuale, di estrapolare, ricorrendo soltanto a questo metodo, valori quantitativi dell'isolamento termico degli oggetti edilizi esaminati.
- Scarsa operabilità del supporto fotografico dovuta a problemi di risposta della pellicola a condizioni di temperatura e umidità variabili ed alla distorsione ottica dell'immagine che rende talvolta difficile il computo delle aree isoterme.
- Limitazione dell'analisi al periodo invernale ed in condizioni climatiche non proibitive ( pioggia o vento forti).
- Necessità di operare nelle ore precedenti l'alba ( regime termico dell'edificio stabilizzato, assenza di fenomeni di irraggiamento solare, massimo salto termico interno-esterno.
Interessante è l'orientamento per la scelta di interventi di bonifica termica in edifici esistenti, la verifica di tali interventi, oppure l'analisi ed il confronto di diverse scelte di integrazione impiantistica.
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