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Le riprese effettuate, per mezzo di una temocamera,
su edifici diversi,
permettono di ottenere una serie di informazioni
da rielaborare, successivamente con l'ausilio del
computer.
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La termografia consente di distinguere
i materiali, di cui è costituito
un organismo edilizio, secondo la risposta
emissiva di una determinata parete,
soggetta ad un flusso di calore.
Ogni corpo emette delle radiazioni ad
infrarosso, che dipendono dalle sue
caratteristiche in funzione del calore
specifico e della sensibilità
termica.
L’energia viene in parte assorbita,
in parte riemessa e, per mezzo di una
termocamera, è possibile rilevarla,
su uno schermo, sotto forma di gradazioni
di colore.
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| Fig.
1. Termocamera |
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Fig.
2 . Termocamera |
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Mettiamo a confronto la fotografia di
questo soggetto con l’immagine ad infrarossi,
quindi verifichiamo la corrispondenza
tra la risposta termografica, captata
dall’infrarosso e l’immagine ottica
della fotografia che scattiamo con una
normale macchina fotografica.
Dovremmo ottenere la stessa mappa di
materiali sia in un caso che nell’altro.
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| Fig.
3 . Edificio in c.a. |
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Se inquadriamo un soggetto che chiaramente
avrà un suo intonaco o un suo
rivestimento, dovremmo riuscire a leggere
comunque informazioni che non vediamo,
ma che sono presenti.
L’immagine che compare sullo schermo
dello strumento è composta da
vari colori, che dipendono dagli estremi
dell’intervallo di temperatura che noi
andiamo a considerare. Questi estremi
sono variabili, quindi a seconda di
come li impostiamo noi abbiamo tutti
i 256 colori distribuiti in quell’intervallo
di temperatura. Se spostiamo l’estremo
superiore più a destra, i rossi
e i bianchi (che sono i colori caldi
nella scala dei colori) si spostano
verso le temperature più alte;
se invece spostiamo l’estremo superiore
a sinistra, questi colori si spostano
verso temperature più basse.
Le temperature superiori all’estremo
destro andranno quindi fuori scala e
noi le vedremo tutte bianche.
Questa dinamica noi la gestiamo poi
per avere una migliore distribuzione
di colori all’interno della mappa. Se
impostiamo male l’estremo superiore
(lo mettiamo, ad esempio, troppo basso),
avremo una porzione notevole dell’immagine
in bianco, pertanto fuori scala; lo
stesso discorso vale, al contrario,
per le temperature basse. Quindi è
importante settare l’intervallo in maniera
tale da distribuire i nostri 256 colori
tra le temperature che stiamo visualizzando.
Per farci aiutare dalla nostra inquadratura,
che è arbitraria, rileviamo dalla
macchina gli estremi di temperatura
che sta misurando in questo momento
quest’inquadratura: sta registrando
49°C del camioncino o del tubo metallico,
che essendo sotto i raggi diretti del
sole, probabilmente riflette gli stessi
e fa registrare una temperatura così
alta.
Impostiamo quindi una temperatura più
alta di 36°C trascurando gli elementi
metallici riflettenti. Otteniamo nuovamente
un’inquadratura verde, che dobbiamo
cercare di ottimizzare. I comandi si
manovrano con un piccolo joystick, portando
la freccia sulle nostre funzioni e impostandole
con una pressione sul joystick (come
un click del mouse).
Portiamo la temperatura superiore sui
40°C, in quanto 35°C è
la temperatura massima che registriamo.
Leggiamo invece la temperatura minima
dell’inquadratura, che è 17°C
e possiamo impostare l’estremo inferiore
a 15°C. In termini di colore avremo
una definizione migliore, cioè
avremo più colori che descrivono
la nostra immagine, questo significherà
più informazioni che riusciremo
a leggere dal nostro termografo. La
distribuzione di temperatura sarà
sempre la stessa.
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| Fig.
4 |
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Fig.
5 |
Già
da questa inquadratura possiamo vedere
i diversi materiali che compongono la
struttura: le parti in cemento, le parti
in laterizio, ecc. Le cavità
all’interno dei mattoni le rileviamo
con una temperatura maggiore, perché
il vuoto, l’aria che è intrappolata
nella cavità ci restituisce un’emissione
superiore; invece la parte piena, senza
cavità, quindi la struttura in
cemento armato, la leggiamo con un’emissione
più fredda. E’ quindi possibile
leggere la tessitura dei mattoni.
Si può bloccare l’immagine sullo
schermo del termografo con il fermo-immagine
ed una pressione prolungata del tasto
consente di memorizzarla sulla memory-card,
per poi portarla sul computer ed elaborarla
successivamente.
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| Fig.
6 |
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Fig.
7 |
Il
muretto di copertura lo vediamo tutto
molto più caldo delle strutture
che sono in basso, questo per due motivi
prevalentemente: perché è
esposto a soleggiamento diretto (ma
questo vale anche per il resto del prospetto),
ma soprattutto perché ha uno
spessore inferiore, alle spalle del
muretto non c’è niente, mentre
alle spalle del prospetto c’è
l’edificio. Quindi un’altra informazione
che possiamo leggere dalla termografia
è lo spessore dei vari elementi
costruttivi: laddove il materiale è
lo stesso, ma abbiamo una diversa risposta
nel campo della termografia, possiamo
dire che lo spessore è minore
o è maggiore. Non lo possiamo
misurare, è soltanto un’informazione
qualitativa, che però ci consente
di localizzare delle aree differenti.
Questo non è un modo di fare
una ripresa termografica, perché
il prospetto così soleggiato
non è nelle condizioni ideali
per effettuarla. In questo modo infatti
ricaviamo sì le informazioni
suddette, ma è anche vero che
leggiamo in maniera intensa la riflessione
che dal sole (non come luce, ma come
fonte di calore) abbiamo su questo prospetto
e che registriamo per mezzo dello strumento.
I materiali sono abbastanza omogenei
e hanno un’emissività abbastanza
confrontabile, quindi in qualche modo
quest’effetto di disturbo è bilanciato
in tutte le parti dell’inquadratura.
Se avessimo però materiali diversi,
vedremmo amplificata questa differenza,
perché materiali differenti riflettono
in maniera differente.
Il disturbo dovuto al soleggiamento
diretto è paragonabile alla situazione
in cui facciamo una fotografia con un
faro sparato sul nostro oggetto: vediamo
l’immagine, ma vediamo anche il riflesso
della luce del faro e le alterazioni
dell’immagine. Quello che avremmo dovuto
fare sarebbe stato studiare l’esposizione
dell’edificio, quindi verificare a che
ora tutto il prospetto passa in ombra
e in quel momento effettuare le riprese
(subito dopo il passaggio in ombra);
perché nelle ore precedenti,
essendo stato esposto al sole, l’edificio
ha accumulato calore; nel momento in
cui esso va in ombra, noi abbiamo perso
l’effetto di disturbo con la riflessione
e cominciamo a misurare l’emissione
intensa dell’edificio. Se effettuiamo
la ripresa molto tempo dopo che il prospetto
sia andato in ombra, perdiamo un po’
dell’intensità dell’emissione,
quindi abbiamo una risposta un po’ più
debole nel campo dell’infrarosso.
Il prospetto a destra, (Fig.
9) che è esposto a est,
è molto più caldo dell’altro
prospetto, essendo stato esposto al
sole per più ore, pertanto noi
lo vediamo più rosso nell’immagine
termografica. |
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| Fig.
8 |
Fig.
9 |
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Sulla
porta a destra (Fig.
11) si legge chiaramente, nell’immagine
termografica, la presenza di una tompagnatura
in mattoni, o comunque di materiale
diverso e con un vuoto, caratterizzato
da un colore più caldo, più
rosso. Ad occhio nudo si vede che l’intonaco
non è omogeneo, ma la termografia
non legge questo particolare. Se l’intonaco
fosse stato più omogeneo, quindi
avesse mascherato meglio la muratura,
ad occhio nudo non sarebbe stato possibile
leggere la mappa, che, invece, la termografia
avrebbe comunque garantito. |
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| Fig.
10 |
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Fig.
11 |
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Sul
prospetto laterale di questo edificio
,destinato a casa popolare, (Fig.
12) è possibile leggere
i solai ed i pilastri. Questo ci deve
far capire che laddove siamo in presenza
di edifici un po’ datati, in cui non
si hanno dei riscontri in tavole che
ci descrivano le strutture, in questo
modo è facile ricostruire la
struttura dell’edificio.
Un’indagine analoga sarebbe quella finalizzata
alla localizzazione dei pilastri all’interno
delle murature, perché essendo
il pilastro dotato di un’armatura, facendo
una scansione della parete in senso
orizzontale, se cerchiamo appunto all’interno
della stessa le armature, dalla posizione
degli elementi metallici riusciamo a
ricostruire quella che è la posizione
dei pilastri.
Per quanto riguarda i solai la ripresa
termografica è meglio farla all’interno.
La fotografia che accompagna la ripresa
termografica è importante anche
perché essendo in condizioni
di soleggiamento ci permette di leggere
l’ombra; infatti, guardando successivamente
con calma il termogramma avremo un’area
più fredda in corrispondenza
delle zone ombrate (in alto, dietro
il cavo orizzontale, ecc.), che comunque
vedremmo come anomalia nel termogramma.
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| Fig.
12 . Casa popolare |
Fig.
13 |
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Un’altra
applicazione delle termografia è
nel campo degli impianti; possiamo infatti,
da una semplice ripresa termografica,
capire quali impianti sono in funzione
e quali no, essendo questi dotati di
una pompa di calore all’esterno.
Dovremmo vedere gli impianti funzionanti
più caldi, anche se sono condizionatori,
perché questi cedono all’esterno
il calore sottratto all’interno. Possiamo
quindi monitorare istantaneamente lo
stato di funzionamento di tutto il sistema
impiantistico dell’edificio.
Se ci fosse un impianto di riscaldamento
sottotraccia acceso all’interno dell’edificio,
potremmo vedere tutti i percorsi dell’impianto
stesso.
In questo caso sembra che gli impianti
siano tutti spenti (a parte la lampadina
esterna probabilmente dimenticata accesa
dal giorno prima su uno dei balconi).
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| Fig.
14 |
Fig.
15 |
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L’unica
cosa a cui bisogna stare attenti quando
si effettua la ripresa è la messa
a fuoco, perché è manuale,
mentre gli altri parametri possono essere
bene o male impostati via software quando
si elabora successivamente il termogramma.
Quindi l’importante è non avere
un’immagine sfuocata in fase di ripresa.
Vediamo i solai ed i pilastri che costituiscono
lo scheletro dell’Hotel Ambasciatori.
Ad una certa distanza non è possibile
leggere con la termografia le macchie
sull’intonaco del prospetto dell’hotel,
probabilmente dovute a riprese successive,
perché la risoluzione dell’apparecchio
non lo consente. Ad una distanza molto
più ravvicinata sarebbe forse
possibile distinguere le zone suddette
in base al diverso spessore, anche se
solo di pochi millimetri.
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| Fig.
16 |
Fig.
17 |
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Con
il termografo possiamo anche leggere
l’umidità come un’area più
fredda, perché l’evaporazione
superficiale dell’acqua sottrae calore
alla muratura nella zona interessata.
Un
rivestimento murario esterno (Fig.18),
costituendo una protezione per la
muratura ed essendo di materiale molto
compatto, può ostacolare un
po’ la misura dell’emissività
termica della struttura sottostante,
in quanto ne costituisce uno schermo,
pertanto non riusciamo a distinguere
solai e pilastri nel modo in cui era
possibile sui prospetti, semplicemente
intonacati, degli altri edifici.
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| Fig.
18 |
Fig.
19 |
Si nota subito la presenza di un elemento
molto freddo, costituto da una condotta
metallica angolare. Questa condotta
metallica è molto riflettente
e riflette pertanto il cielo. Il cielo
nel termogramma ci appare sempre molo
freddo, essenzialmente perché
non vi è in esso materiale che
rifletta o emetta radiazioni infrarosse
per grandi distanze. Se ci fossero delle
nuvole, già esse costituirebbero
uno schermo riflettente e noi le leggeremmo
più calde; il cielo sereno invece
lo leggiamo molto freddo, con temperature
siderali.
Sugli oggetti molto riflettenti come
la condotta metallica, quindi, noi non
stiamo percependo il riflesso del sole,
bensì il riflesso termico (freddo)
del cielo. Questo è un esempio
del disturbo che inducono elementi costituiti
da un materiale molto diverso dalla
muratura o dall’intonaco o dal rivestimento
quando riprendiamo l’edificio: si tratta
proprio di un disturbo, non è
vero che il tubo metallico è
più freddo della muratura esterna.
La
copertura in plexiglass, oltre che proteggere
il balcone dell’attico dalla pioggia
e dal sole, crea una specie di effetto
serra al di sotto, pertanto la muratura
sottostante ha subito un riscaldamento
notevolmente superiore alle altre parti
del prospetto. Questo si può
riconoscere dal colore più caldo
nel nostro termogramma.
È un po’ quello che si cerca
di fare invece quando si fanno le riprese
termografiche all’interno: non avremmo
visto praticamente nulla, per questo
siamo usciti, perché non essendoci
una sollecitazione termica sufficiente
che determinasse i gradienti termici
delle varie parti della struttura, avremmo
trovato la stessa temperatura (quindi
la stessa gradazione di colore) un po’
dappertutto. Allora quello che si fa
è riscaldare con delle lampade
a infrarosso la zona che ci interessa,
spesso si creano anche delle camere
d’aria interno alla porzione di edificio
su cui vogliamo indagare per amplificare
l’effetto di riscaldamento delle lampade,
poi si rimuove tutto e si riprende l’emissione
dell’infrarosso.
Chiaramente la risoluzione dello strumento
diminuisce con l’aumentare della distanza
e questo è vero per tutte le
tecniche di rilevamento.
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L’effetto della perdita di emissione
del cielo che ne determina una visualizzazione
molto fredda, lo si vede in questa ripresa,
(Fig. 21) perché
man mano che ci allontaniamo all’orizzonte,
abbiamo in qualche modo diverse parti
dell’atmosfera che riflettono in maniera
diversa l’energia infrarossa, fino a
leggere la morte termica dell’universo.
L’obiettivo di questa ripresa è
guardare l’edificio in fondo, del quale
non riusciamo a legger i solai ed i
pilastri, perché la risoluzione
dell’apparecchio a questa distanza no
ce lo consente: ogni pixel rappresenta
una porzione più grande del soggetto
inquadrato. Un po’ come la fotografia:
se fotografiamo un soggetto vicino,
ne vediamo i dettagli, se invece fotografiamo
un soggetto lontano, vediamo l’immagine
complessiva, ma ne perdiamo i dettagli.
Anche in questo caso, a questa distanza,
perdiamo il dettaglio termico, quindi
vediamo che c’è un edificio,
vediamo più o meno la temperatura,
ma non riusciamo a leggerne la struttura.
Quindi a seconda del tipo di lettura
che si vuole avere del soggetto, a seconda
del tipo di indagine che stiamo facendo,
dovremo anche stabilire la distanza
a cui porre la camera. Se vogliamo ad
esempio indagare un degrado superficiale
dell’intonaco, sicuramente esso verrà
segnalato dalla termocamera, purché
ci si metta a pochi metri di distanza
dall’oggetto.
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| Fig.
20 |
Fig.
21 |
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Questo è più
o meno l’utilizzo dello strumento, quello
che ci dice, ciò che possiamo
fare. Il caso di applicazione è
significativo di volta in volta perché
ci consente di affrontare certe problematiche
anziché altre.
La termografia potrebbe avere anche
un’applicazione in archeologia, riprendendo
dalle altezze aeree, dipende però
da quanto profonda sia la presenza dei
reperti. Si deve comunque trattare di
strutture basamentali di edifici e se
non sono molto profonde si possono riscontrare,
soprattutto per un effetto di riscaldamento
del terreno, che è diverso da
quello interposto: la parte di terreno
sulle fondazioni dell’edificio non è
in comunicazione diretta col sottosuolo,
non vi è pertanto uno scambio
di umidità continuo, per cui,
se c’è un forte soleggiamento,
quello strato di terreno si asciuga,
perde umidità in maniera superiore
rispetto alle porzioni di terreno esterne
alle fondazioni. È per questo
che si rileva lo strato di terreno superficiale,
non per le fondazioni, bensì
per gli effetti che queste inducono
sugli strati sovrapposti.
Bisogna
evitare di riscaldare la termocamera
tenendola sotto il sole, non tanto per
il suo funzionamento, quanto perché
al suo interno, ci sono dei sensori
di temperatura che servono per convertire
la radiazione infrarossa letta dal sensore,
in temperatura.
Uno dei parametri che entra in gioco
è la temperatura ambiente, che
viene misurata dal sensore interno,
se la temperatura è alta a causa
di una prolungata esposizione al sole
dello strumento, che ne causa il surriscaldamento,
la temperatura registrata sarà
superiore e risulteranno alterate tutte
le temperature registrate.
Dobbiamo
sempre tener conto dell’esposizione
dei soggetti inquadrati, annotando orario
ed estremi dell’intervallo termico considerato.
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Elaborazione
dei dati |
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Si
apre l’immagine, salvata per mezzo della
termocamera, con il programma Parallax
della Goratec. |
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 Fig.22 |
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A seconda del tipo d’immagine e della
resa che vogliamo dare, possiamo utilizzare
una scala cromatica piuttosto che un’altra,
a seconda delle tipologie d’indagine
volute. Possiamo spostare gli estremi
del nostro intervallo di ripresa, tenendo
presente che ci possono essere porzioni
d’immagine che vanno fuori scala.
Possiamo ottimizzare la nostra immagine
calibrando questi due parametri, in
condizioni di visibilità sicuramente
migliori di quelle che possiamo avere
sul campo, lavorando sul nostro termogramma.
Stiamo conservando le informazioni termiche
della ripresa, utilizzando soltanto
la restituzione grafica di quelle informazioni.
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Possiamo
anche deformare la nostra immagine,
in modo da poter montare porzioni del
nostro soggetto in un’inquadratura generale.
Utilizzeremo però con parsimonia
questo strumento, senza stravolgere
la geometria del nostro oggetto, pur
non essendo vincolati da un’eccessiva
precisione, perché comunque la
restituzione rimane un’informazione
qualitativa (non stiamo applicando tecniche
di fotogrammetria, non stiamo ricavando
informazioni dalla geometria dell’immagine).
Possiamo quindi adattare l’immagine
alle nostre esigenze, per avere una
visione complessiva del nostro oggetto.
Si possono montare, sovrapporre e congelare
le immagini (nel risultato finale che
ci interessa) in formato jpg, o in un
altro formato grafico che ci piace;
ovviamente però dopo questa operazione
non è più possibile elaborare
l’immagine col programma Parallax, perché
è diventata ormai un’immagine
grafica (possiamo solo modificarne la
luminosità, il contrasto, ecc,
anche con Photoshop).
Questo è il lavoro da fare come
post-produzione delle nostre riprese
termografiche.
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