Termografia all’infrarosso

Collaboratore Responsabile Settore Diagnostica e Restauro:  Dott. Geologo Marco Manca

Il principio della termografia è basato sul fatto che qualsiasi oggetto che si trova ad una determinata temperatura, emette un flusso d’energia regolato dalla legge dì Stefan-Bolzmann:

E = εσ T4
 
dove T è la temperatura assoluta (in °K) della superficie da cui proviene il flusso energetico E (in W/m2), σ è una costante che vale 5,67 · 10 -8 W/m2°K4, ed ε una costante adimensionale (detta emissività) che dipende dal materiale che costituisce la superficie.
 
Immaginando che una struttura composita, come una muratura, sia esposta alle stesse condizioni termiche (per esempio all'irraggiamento solare), i singoli elementi (pietra, malta, mattone, acciaio, ecc.) si porteranno ad una diversa temperatura in funzione delle loro proprietà termiche, ed in particolare del loro calore specifico e della loro conducibilità termica. Ciascun elemento emetterà un flusso d’energia in accordo con la legge di Stefan-Bolzmann, in funzione della temperatura raggiunta e della sua emissività. La termografia consiste nel registrare, mediante un rilevatore ad infrarosso, le temperature raggiunte dai vari elementi presenti in una struttura. Il rilevatore impiegato consente, in particolare, di misurare le radiazioni infrarosse (IR), comprese nell'intervallo di lunghezza d'onda tra 2 e circa 6 µm.
 
Mediante un sistema ottico (costituito da varie lenti) ed elettrico (capace di tramutare in un segnale elettrico l'intensità della radiazione ricevuta), le differenze di temperature, sono registrate, attraverso un termogramma, consistente nella registrazione grafica di tonalità monocromatiche o colorate (varianti, per esempio, dal bianco al nero) proporzionali alle diverse temperature.
 
Una particolare applicazione della termografia, consiste nel rilevare la distribuzione superficiale dell'umidità: riscaldando artificialmente ed omogeneamente la superficie esterna di una muratura, la temperatura raggiunta in ogni elemento superficiale dipende fortemente dal contenuto d’umidità localmente presente; l'aumento di temperatura nelle zone più umide sarà minore che in quelle più asciutte, e pertanto una registrazione termografica consente di ricavare una mappatura comparativa dell'umidità superficiale. Sarà poi possibile, con pochi prelievi mirati sulla base delle indicazioni termografiche, determinare in assoluto e con precisione il contenuto d’umidità mediante prove d’essiccamento dei prelievi in laboratorio.
 
Questo è un tipico esempio per dimostrare la complementarità di una prova non-distruttiva (come la termografia) con una prova distruttiva (come la determinazione dell'umidità in laboratorio per essiccamento dei prelievi).
I vantaggi di questo metodo, sono dovuti al fatto che è assolutamente non distruttivo, di rapida esecuzione, con possibilità di registrare le immagini.
 
I limiti sono dovuti all’apparecchiatura delicata e assai costosa; non sempre le condizioni al contorno consentono il successo dell’indagine; può facilmente trarre in inganno, rilevando forme inesistenti dovute a diverse emissività locali