TERMOGRAFIA PRATICA: COME DETERMINARE L’EMISSIVA’ DI UN MATERIALE

TERMOGRAFIA PRATICA: COME DETERMINARE L’EMISSIVA’ DI UN MATERIALE

COME DETERMINARE L’EMISSIVA’ DI UN MATERIALE

Determinare l’emissività di un materiale è fondamentale per misurare la temperatura superficiale di un oggetto sottoposto a prova termografica.

Di parecchi materiali è nota la loro emissività standard in particolari condizioni climatico-ambientali, infatti va ricordato che l’emissività è anche funzione della temperatura a cui si trova l’oggetto. Dunque spesso l’emissività utilizzata è solo una stima dell’emissività reale.

 COS’È È L’EMISSIVITÀ DI UN MATERIALE

L’emissività rappresenta la capacità di un oggetto di prima assorbire calore e poi di trasmettere ed emettere tale energia termica nel campo dell’infrarosso.

L’emissività può assumere un valore compreso fra e = 0,0 (quando tutta l’energia è riflessa) ed e = 1,0 (corpo nero quando tutta l’energia è assorbita).

In realtà i due estremi hanno valenza puramente teorica in quanto in natura si trovano solo corpi grigi ovvero materiali che hanno valori di emissività intermedi.

Per dare ad una analisi termografica una valenza quantitativa ovvero per misurare precisamente la temperatura dei vari oggetti termografati è necessario conoscere di ognuno il suo coefficiente di emissività o in alternativa è necessario misurarlo.

EFFETTI DEL COEFFICIENTE DI EMISSIVITÀ SULLA MISURA DELLA TEMPERATURA

Nelle termocamere è solitamente possibile impostare un solo valore di emissività, ma se nell’immagine termica sono presenti materiali con emissività molto differente le temperature che apparentemente si rilevano risultano affette da un errore.

Se s’imposta nella termocamera un valore di emissività superiore al valore reale, la temperatura misurabile risulterà più bassa di quella reale, sempre che la temperatura dell’oggetto sia superiore alla temperatura ambientale. Questo errore è tanto più marcato quanto più basso è il valore dell’emissività.

Valori di emissività standard dei materiali

Nella termografia edile si hanno normalmente materiali con emissività molto alta ad esempio:

  • emissività del calcestruzzo e = 0,95
  • emissività intonaco a base di gesso e = 0,96
  • emissività piastrelle e = 0,93
  • emissività del legno e = 0,98

mentre ad esempio nella termografia elettrica si hanno normalmente materiali con emissività bassa e molto variabile ad esempio:

  • emissività del rame ossidato e = 0,87
  • emissività del rame opaco e = 0,22
  • emissività del rame lucido e = 0,04
  • emissività dell’ottone lucido e = 0,01
  • emissività dell’ottone opaco e = 0,07
  • emissività dell’alluminio opaco e = 0,89
  • emissività dell’alluminio ossidato e = 0,11
  • emissività dell’alluminio lucido e = 0,04
  • emissività acciaio laminato a freddo e = 0,80
  • emissività acciaio lucido e = 0,07

Nel campo della termografia edile l’errore di stima dell’emissività del materiale, pur producendo comunque un errore, questo ha un incidenza minima sui risultati.

emissività e misura della temperatura con la termografia
Tanto più la temperatura dell’oggetto è elevata quanto più l’energia emessa sotto forma di calore è elevata, di conseguenza con la termocamera si riesce a delimitare con più accuratezza l’oggetto da esaminare; questo deriva direttamente dalla legge di Stephen Boltzman su riportata in forma grafica rappresentazione grafica.

Cosa assai differente è se si è nel campo della termografia elettrica infatti qui ad esempio una sovra stima dell’emissività porta a sottostimare di molto la temperatura dei componenti mettendo a rischio la validità dell’analisi termografica e sottostima di eventuali rischi per la sicurezza.

 COME DETERMINARE L’EMISSIVITÀ DI UN MATERIALE DIRETTAMENTE

Il valore di emissività può essere misurato e ricavato direttamente con uno dei seguenti metodi di valutazione diretta del coefficiente di emissività, da scegliersi in ordine di preferenza:

1 VALUTAZIONE DELL’EMISSIVITÀ COL METODO DELLA MISURA DIRETTA DELLA TEMPERATURA

È possibile utilizzare questo metodo quando si può toccare l’elemento da termografare. Ecco la procedura per determinare l’emissività

  • 1.a. Misurare la temperatura reale del materiale per mezzo di un termometro con sensore a contatto.
  • 1.b. Misurare immediatamente od in contemporanea la temperatura dello stesso oggetto con il termometro all’infrarosso o con la stessa termocamera possibilmente nello stesso punto misurato con sensore a contatto.
  • 1.c. Variare l’impostazione dell’emissività sino a quando non si ottiene la lettura della stessa temperatura ricavata con le modalità del punto 1.a.
  • 1.d. Raggiunta la stessa temperatura si legge il valore di emissività imposto e questo rappresenta l’emissività di quel materiale in quelle precise condizioni ambientali.

2 VALUTAZIONE DELL’EMISSIVITÀ COL METODO DEL NASTRO ADESIVO DI COLORE NERO

Per oggetti con temperatura relativamente bassa su cui è possibile posare un nastro adesivo di colore nero o un nastro di emissività nota e certificata.

  • 2.a. Posizionare sulla superficie dell’oggetto da ispezionare termograficamente un pezzetto di nastro isolante o altro tipo di nastro adesivo di larghezza sufficiente a coprire il campo visivo dello strumento, con emissività impostata e = 0,97.
  • 2.b. Lasciate passare un po’di tempo (qualche minuto) in modo che i nastro raggiunga la stessa temperatura dell’oggetto
  • 2.c. Rilevare la temperatura di un punto sul nastro ipostando l’emissività pari a e = 0,97, misurare la temperatura del nastro leggendola sulla termocamera.
  • 2.d. Misurare dunque la temperatura della superficie dell’oggetto adiacente al punto misurato sul nastro
  • 2.e. Regolare l’impostazione dell’emissività in quel punto in modo da ottenere la stessa misura di temperatura rilevata precedentemente sul nastro.
  • 2.f. L’emissività imposta per il materiale in esame, che da la stessa temperatura rilevata sul nastro è proprio l’emissività ricercata del materiale.

3 VALUTAZIONE DELL’EMISSIVITÀ COL METODO DELLA VERNICIATURA

Questo metodo va bene su materiali con emissività molto bassa e se si devono ripetere nel tempo varie misure termografiche e se è possibile verniciare una piccola porzione della superficie dell’oggetto da misurare.

  • 3.a. Usare una vernice color nero opaco che normalmente ha un’emissività di e = 0,98 (è sempre possibile ricavarla direttamente una sola volta con uno dei metodi precedenti).
  • 3.b. Misurare la temperatura della superficie verniciata, con la termocamera impostando emissività pari a e = 0,98.
  • 3.c. Misurare la temperatura della superficie dell’oggetto in un punto vicino alla zona verniciata.
  • 3.d. Regolare l’impostazione dell’emissività nella termocamera in modo da ottenere la stessa misura di temperatura rilevata precedentemente nella parte verniciata.
  • 3.e. L’emissività imposta che restituisce la stessa temperatura dell’oggetto verniciato e di quello senza vernice è l’emissività ricercata dell’oggetto.

Per tutti e tre i metodi è bene conoscere sempre la temperatura ambientale riflessa, da inserire nella termocamera seguendo uno dei metodi per misurarla direttamente che puoi trovare qui.

Esempio di come si determina l’emissività non nota di un materiale:

misurà dell'emissività di un materiale per la prova termografica
Volendo determinare l’emissività del bicchiere in acciaio si è posizionato un nastro nero di emissività nota pari a e=0,9 e lo si è riempito di acqua calda.

 

come si determina l'emissività di un materiale per la termografia
Si è poi ripreso con la termocamera il bicchiere impostando l’emisività nota. Come si vede pur essendo alla stessa temperatura il nastro appare molto più caldo dell’acciaio di cui è fatto il bicchiere questo è dovuto alla differente emissività dei due materiali.

 

come ricavare l'emissività di un materiale
Con la rielaborazione fatta al PC con apposito software termografico si è ricavata l’emissività del materiale sottoposto a termografia.

E’ importante l’inserimento della temperatura riflessa vedi prima dunque come si ricava. In conclusione si è potuta ricavare l’emissività dell’acciaio di cui è composto il bicchiere che è risultata pari a e = 0,17.

 

 

[RIPRODUZIONE VIETATA IN OGNI FORMA ANCHE PER ESTRATTO]

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