La termografia infrarossa CND nella nautica

Tecnica e manutenzione

La termografia infrarossa CND nella nautica

di Emidio Collevecchio

Nautica Report

02/01/2019 14:50

L’utilizzo della Termografia Infrarossa CND può contribuire, insieme ad altre tecniche diagnostiche, ad individuare l’insorgenza di eventuali usure destinate nel tempo a trasformarsi in guasto, analizzando ed interpretando “i segnali deboli”, al fine di intervenire con i necessari correttivi, sia in fase di ordinaria manutenzione, che in fase di perizia tecnica pre-acquisto o a seguito di avaria.

L’impianto elettrico nel suo insieme, dagli accumulatori agli alternatori, quadri elettrici, fino ai conduttori, può rivelare, mediante indagini termografiche anomalie altrimenti impercettibili, sotto forma di surriscaldamenti localizzati, anche se mascherati da pannellature. Anomalie che se trascurate possono dare origine a fastidiosi disservizi o ad avarie che

possono mettere in pericolo l’incolumità dell’equipaggio. I propulsori possono indicarci, con le loro temperature di esercizio, possibili malfunzionamenti, anche a carico del circuito di alimentazione, o eventuali problemi a livello di scambiatori di calore. Nello stesso modo riduttori o invertitori possono evidenziare temperature anomale se i loro meccanismi interni non sono adeguatamente lubrificati, o se è in corso un principio di usura.

I riduttori/invertitori sono meccanismi costituiti semplicemente da ingranaggi che ruotano a temperature relativamente basse immersi nel loro lubrificante, non sono soggetti a particolari o frequenti usure e per questo vengono ignorati, con il rischio di dover fronteggiare gravi ed improvvise avarie.

Nel controllo delle carene la tecnica Termografia Infrarossa CND trova valide applicazioni nell’individuazione di zone di umidità, eventuali fratture, delaminazioni, o più semplicemente nella ricerca di strutture interne al composito quali lande, bulbi ecc., di chiodature in caso di imbarcazioni in legno, di vecchie riparazioni altrimenti invisibili.

Tra i vantaggi della Termografia Infrarossa CND è assolutamente un Controllo Non Distruttivo e la capacità di monitorare ampie zone di superficie, ottenendo così una completa mappa termica dello scafo, che può consentire indagini più approfondite sui punti sospetti.

Una delle cause più frequenti del deterioramento dello stratificato di vetroresina, è l’ingresso di umidità per osmosi, che innescando una reazione chimica con i componenti della carena produce un processo che si autoalimenta fino a determinare la decomposizione del materiale. Un rilievo termografico, opportunamente condotto, può evidenziare tali zone umide, consentendo la programmazione di eventuali interventi di ripristino.

Una zona con temperature disomogenee può evidenziare una possibile delaminazione o una frattura del composito, in quanto il diverso elemento (aria, acqua) che in questi casi penetra nello stratificato determina una diversa risposta termica. L’esperienza data dell’Operatore Termografico certificato R.I.N.A. Services S.p.A. di 2 LIVELLO UNI EN 473, la conoscenza del materiale esaminato e della tipologia costruttiva possono consentire una diagnosi attendibile obbiettiva.

Molto evidenti appaiono anche vecchie riparazioni o frettolose stuccature, le quali a causa della non perfetta aderenza al supporto originario appaiono come zone più calde. Anche le carene in legno, pur se costruite con materiali adatti e adeguatamente protetti, “soffrono” l’ingresso di umidità, sia a carico dell’opera viva in corrispondenza della ruota di prua, del dritto di poppa, della chiglia, dell’attestatura delle tavole e delle prese a mare, sia dal piano di coperta specie in corrispondenza del trincarino.

Nel restauro delle barche d’epoca, unità che hanno alle spalle decenni di navigazione, costruite prevalentemente in legno, la tecnica termografica può rivelarsi strumento insostituibile per individuare quei punti che maggiormente soffrono il peso degli anni.

Un monitoraggio dello scafo e del piano di coperta, effettuato in opportune condizioni ambientali, sarà sicuramente di aiuto per avere un quadro complessivo del loro stato di conservazione.

Principali settori di impiego:

• Individuazione di delaminazioni e fratture a carico di scafi in stratificato di

vetroresina e in legno.

• Individuazione punti di umidità all'interno dello stratificato di vetroresina e

all'interno di carene in legno.

• Individuazione di infiltrazioni di acqua a carico del'opera viva (osmosi).

• Controllo di distacchi del rivestimento di coperta.

• Controllo infiltrazioni di umidità dal piano di coperta.

• Individuazione e controllo di rinforzi interni al composito e di strutture

nascoste (bulbi, lande).

• Monitoraggio e controllo degli impianti elettrici.

• Controllo dell’opera viva per eventuali principi di osmosi.

• Verifica delle presa a mare o tutti quei fori fatti dopo la semplice

stratificazione e non opportunamente sigillati con il silicone e quindi

infiltrazione di umidità.

• Eventuali riparazioni in carena od opera morta non evidenziate

preventivamente.

•Verifica temperatura di esercizio dei cilindri,testate,turbine, collettoridi

scarico e scambiatori di calore.

• Controllo sistemi di riscaldamento e di condizionamento di bordo in opera

Termografia Infrarossa CND applicata alla nautica.

Offriamo la nostra esperienza al Vostro servizio per un veloce ed efficace

controllo della vostra imbarcazione con la Termografia Infrarossa CND per:

- impianti elettrici

- sistemi meccanici, idraulici e oleodinamici

- Prevenzione incendi nell'apparato motore e impianti di macchina

- Ricerca infiltrazioni d'umidità per imbarcazioni in vetroresina (osmosi) e in legno sia per controlli regolari che per una compravendita

- Verifica dell'entità di eventuali danni allo scafo

- Analisi dello scafo per ricerca di eventuale distratificazione nella vetroresina

- Assistenza durante la messa in servizio e nel periodo di garanzia (per imbarcazioni nuove) per una analisi dello stato dei sistemi di bordo

- Assistenza alle compagnie marittime nella creazione di una banca dati dei sistemi a bordo delle navi - su base semestrale o annuale (MANUTENZIONE PREDITTIVA) per ridurre i costi di manutenzione ordinaria, risparmiare tempo, risorse e per incrementare i tempi di servizio e disponibilità delle imbarcazioni.

Arresto di Impianti e Sistemi Elettrici di bordo

Prima o dopo nell'impianto elettrico si sviluppano difetti. A bordo delle navi, questi difetti possono essere attribuiti alle vibrazioni, alla scarsa o mancata manutenzione, alle riparazioni effettuate nei cantieri navali, ma può anche essere attribuito all'installazione errata. Utilizzando la Termografia Infrarossa CND, queste potenziali zone di guasto possono essere scoperte prima che diventino un rischio.

La Termografia Infrarossa CND può essere usata in tutti i tipi di installazioni elettriche, come fusibili, contatti, terminali, morsettiere, cavi ed altri componenti elettrici ecc. Le zone da monitorare sono: i quadri di distribuzione, mcc, sottoquadri e quadri elettrici principali nelle sale di controllo del motore, generatori di emergenza, cambuse, lavanderie, ventilatori/aria dei condizionatori, elevatori, sezioni comandi del ponte, propulsori, impianti luce, ecc. Le indagini Termografiche nelle installazioni elettriche sono possibili mentre i sistemi sono attivi, senza causare costoso tempo morto. In quasi tutti i casi, questa forma di analisi è estremamente conveniente ed in alcune situazioni critiche, è l'unico metodo disponibile. Con l'analisi Termografica Infrarossa CND si eviteranno costi supplementari associati a eventuali arresti del sistema elettrico o perdita di disponibilità della nave.

QUADRO ELETTRICO DI BORDO con evidevte anomalia in corrispondenza della zona più calda dovuta a un surriscaldamento di un sezionatore. In questo caso il surriscaldamento interessa anche i conduttori, con evidente rischio di ulteriori e più gravi danneggiamenti.

Sistemi Meccanici e Oleodinamici di bordo

Nel 2004, Lloyd's Register, la più importante società al mondo nella classificazione navale e organismo di certificazione, ha fatto la seguente previsione: "Nel prossimo futuro, anche i vari macchinari a bordo delle navi potranno beneficiare dall'immagine termografica, in particolare come strategia preliminare, prima di entrare in bacino, per identificare le attrezzature e i sistemi che hanno bisogno di attenzione e così eliminare il lavoro necessario".

Alcuni direttori di macchina usano i pirometri ma questi catturano latemperatura in un singolo punto invece la termocamera cattura l'immagine completa, cioè, sia del componente sospetto che dell'intera unità permettendo facile individuazione dell'eventuale anomalia. Le immagini termografiche possono essere salvate in una banca dati per tenere sotto controllo tutti i sistemi a bordo.

Quali sono le tipiche indagini sui macchinari a bordo delle navi? Si possono controllare i cuscinetti, l'allineamento delle assi o alberi, linee di vapore, trappole di vapore, sistemi idraulici e oleodinamici, sistemi di propulsione etc.

Prevenzione Incendi nelle Ispezioni dell'Apparato Motore e della Sala Macchine

Le indagini termografiche sulle navi possono avere lo scopo di prevenire gli incendi. Secondo la Convenzione Internazionale per la Salvaguardia della Vita Umana in Mare (SOLAS) Ch. II-2, registro 15.2.10 e le regole di IACS per la classificazione delle navi «La massima temperatura superficiale dei macchinari, delle parti e dei componenti in una nave nelle sale macchine non deve superare i 220°C. Per evitare l'accensione e lo sviluppo di incendi tutte le superfici superiori a 220°C devono essere isolate o protette». Le statistiche dimostrano che nella maggioranza dei casi nelle sale macchine gli incendi sono causati da rottura di tubi di carburante o di olio che eventualmente spruzzano su adiacenti superfici calde.

Per fortuna eventi come questi sono rari, ma possono avere gravi e costose conseguenze per la nave, il suo carico, l'equipaggio e la compagnia di navigazione. La Termografia Infrarossa CND (Controlli Non Distruttivi) ha il vantaggio di essere un'ispezione senza contatto diretto con le superfici e di essere in grado di visualizzare e memorizzare gli esatti valori della

temperatura dei macchinari. Inoltre, consente una completa ispezione in sicurezza in linea con i tempi stretti di programmazione del servizio marittimo.

Utilizzando il processo di scansione termografico, le aree potenziali di fallimento possono essere scoperte prima che diventino un pericolo.

Zone tipiche per la scansione sono:

Tubi di scarico da ogni cilindro Collettori di scarico sovrapposti Coibentazione nei tubi di scarico Flange dei turbocompressori o tubi di gas di scarico Giunzioni a 'T' per sensori di pressione e temperatura Valvole di indicazione Coibentazioni o coperchi d'acciaio danneggiati Isolamento mancante

Oltretutto la Termografia Infrarossa CND offre il vantaggio di non interferire con la nave in funzionamento. I motori devono lavorare a temperature di regime per la buona riuscita dell'ispezione. Qualche ora di viaggio a pieno ritmo e in condizione di pieno carico è l'ideale per ottenere un quadro completo della nave e dei sistemi di propulsione.

Osmosi

La vetroresina è composta da sottili filamenti di vetro o filoni tessuti in stoffa o stuoie assemblati in modo casuale e legati insieme con una resina. Le fibre di vetro sono molto forti ma flessibili invece la resina e debole ma molto rigida. Quando sono uniti e fusi insieme chimicamente, il risultato è che la vetroresina è molto forte, rigida e durevole. Idealmente, lo stampaggio finale dovrebbe avere molti filamenti di vetro e resina sufficienti solo per tenerla unita e sigillare i filoni di vetro, ma la maggior parte delle convenzionali modanature ha molta più resina del necessario. La vetroresina ha molti pregi ma non e completamente stagna e le molecole d'acqua riescono a penetrarla. Per impermeabilizzare lo scafo dall'esterno si applica un sottile rivestimento di una speciale resina chiamata ''gelcoat'', che e molto dura e lucida. Tuttavia anche questa resina però può assorbire una minima quantità d'acqua.

I problemi cominciano quando le molecole d'acqua che sono penetrate nella vetroresina incontrano altre sostanze chimiche, che possono essere delle sostanze usate per tenere insieme la stoffa di vetro ecc. Successivamente le molecole d'acqua si uniscono con le sostanze chimiche e creano nuove molecole più grandi di dimensioni che rimangono intrappolate nella

vetroresina. In questo momento comincia l'effetto osmosi.

Il processo dell'osmosi e il processo di diffusione di un fluido da una soluzione con bassa concentrazione ad una soluzione con alta concentrazione finché non si crea la stessa concentrazione del fluido dalle due parti della membrana. Assorbendo sempre più l'acqua la pressione nel laminato cresce e se nelle vicinanze si trovano bolle d'aria intrappolata o delaminazioni queste si riempiono di liquido molto velocemente. Questo processo è molto lento e normalmente lo scafo non assorbe acqua più di 2-3% del suo peso totale.

Tuttavia il processo dell'osmosi continua, la bolla cresce di più e il liquido nella bolla aumenta di pressione. Quando si osservano queste bolle in termini tecnici si dice che la barca ha 'osmosi'. Il processo di rottura della

bolla che fa uscire finalmente l'acido è chiamato 'idrolisi'.

Ed ecco perché è molto importante controllare le imbarcazioni in vetroresina periodicamente.

La Termografia Infrarossa CND permette di analizzare le diverse strutture di laminati, secondo la tecnica utilizzata, andando ad una profondità fino a 5 cm.

Danni allo scafo sia opera viva che opera morta

I danni allo scafo purtroppo capitano abbastanza frequentemente e possono verificarsi durante un contatto con gli oggetti in mare o con altre imbarcazioni, in caso di arenamento, o a causa della muffa.

Certamente uno dei metodi più moderni e veloci per scoprire l'entità del danno ad una imbarcazione è la Termografia Infrarossa CND. A volte l'entità del danno può sembrare molto limitata e per niente preoccupante ma un controllo con la termografia ad infrarossi può evidenziare bene l'estensione del danno. Si può stabilire fin dove si estende il livello dell'infiltrazione d'umidità o il livello di danneggiamento.

In questo caso si notano sia una disomogeneità di materiale, sia alcune zone dove permane l’umidità.

Distaccamento e Difetti della Vetroresina

Questo servizio è rivolto al settore di diporto dove gli scafi sono prodotti in vetroresina. Questa tecnologia permette di individuare con molta precisione l'esatta posizione di un eventuale distacco negli strati della vetroresina ma non è in grado di individuare a che profondità si trova il difetto. L'ispezione termografica permetterebbe tempestivo controllo di grossi superfici nel caso si chiede di controllare, per esempio, lo scafo di uno yacht in produzione. Il metodo consiste nello scaldare la superficie dello scafo e rilevare eventuali anomalie termiche con la termocamera. Questa tecnica si chiama attiva e permette di riscaldare un parte della carena o dell’opera morta tramite un lampada ad infrarossi per evidenziare disomogeneità termiche.

Verifiche Stato Attuale dell’imbarcazione

Noi offriamo un servizio indipendente agli armatori, ai cantieri navali o alle compagnie marittime che sono in procinto di acquistare o vendere imbarcazioni nuove o di seconda mano.

Quando una imbarcazione esce dal cantiere quasi certamente può avere deviazioni dal funzionamento normale dei propri sistemi. Una buona pratica è controllare i sistemi a bordo con la termografia per identificare eventuali anomalie durante le prove in mare ma anche nel periodo di garanzia (semestralmente o annualmente) così queste anomalie potranno essere

rilevate e evidenziate in tempo. Ciò permetterebbe di risolvere i problemi in tempo senza costosi interventi.

Come è possibile questo? Quando un particolare impianto ha un funzionamento irregolare, per esempio, perdite in un circuito oleodinamico questo può essere rilevato dalla diversa radiazione IR recepita dalla termocamera. Nel punto esatto della perdita si avrà una temperatura più alta, eventuali infiltrazioni d'acqua risulteranno più fredde, un cavo elettrico

sovraccaricato risulterà molto più caldo ecc. Anche eventuali problemi strutturali, infiltrazioni d'umidità possono essere rilevati con la Termografia Infrarossa CND.

La nostra esperienza navale ci permette di interpretare i risultati dell'ispezione in modo corretto, va da sé che le ragioni per cui un cavo è caldo possono essere diverse (riscaldamento armonico nei circuiti, allentamento morsetti di giunzione, capicorda pinzata male, carico sbilanciato o semplicemente un sovraccarico eccessivo).

Manutenzione Predittiva

La manutenzione ordinaria ha un costo fisso e si effettua regolarmente. Ogni macchinario o impianto è sottoposto ad un controllo regolare e alla sostituzione dei pezzi sulla base delle conoscenze del personale addetto alla manutenzione e delle indicazioni nei manuali di ogni sistema o impianto.

Tuttavia questa strategia non diminuisce l'incidenza dei guasti accidentali (costi molto elevati per le compagnie marittime) e neanche cambia il fatto che molti dei pezzi sostituiti potrebbero funzionare ancora a lungo.

Come si può rimediare a questa situazione e ridurre i costi della manutenzione? Non è più necessario aspettare che il difetto si presenti in modo evidente (rottura del pezzo / macchinario fermo), con il rischio di subire danni molto costosi!

La Manutenzione Predittiva mostra il suo vantaggio trasformando la manutenzione ordinaria 'di emergenza' in una manutenzione moderna, di nuovo tipo che individua i sistemi e gli impianti che veramente hanno mostrato segni di problemi e/o di usura. La conoscenza e l'individuazione dei sistemi e degli impianti problematici ci permettono di concentrare i nostri

sforzi solo su questi e non, come prima, su tutto. La manutenzione predittiva è molto adatta particolarmente agli impianti navali dove è importante la disponibilità del servizio.

Molto importante è, però, creare una programmazione per le ispezioni regolari su base, per esempio, semestrale o annuale a seconda delle dimensioni e della complessità del tipo di impianto. Le ispezioni prendono meno tempo delle riparazioni ed è sufficiente effettuare un'analisi periodica per individuare le anomalie, le disomogeneità e ogni impronta termica non conforme alla natura del macchinario in esame. I vantaggi sono: risparmio nei costi di manutenzione, allungamento della vita dei macchinari, miglior rendimento degli stessi.

Sfruttando la moderna tecnologia della Termografia Infrarossa CND gli eventuali problemi possono essere evidenziati, monitorati e, se necessario, prontamente riparati prima che il guasto accada.

Noi possiamo offrire alle compagnie marittime assistenza nella creazione di una banca dati dei sistemi a bordo delle navi - su base semestrale o annuale (secondo la Guida 0-10 CEI) - per ridurre i costi di manutenzione ordinaria, risparmiare tempo e risorse, incrementare i tempi di servizio e di disponibilità delle imbarcazioni.

Secondo alcune ricerche di fonti indipendenti i benefici di una programmazione con la manutenzione predittiva sono i seguenti:

Ritorno dell'investimento(ROI): 10 volte (soldi spesi per le ispezioni ecc.)

Riduzione dei costi di manutenzione: da 25% a 30%

Eliminazione di guasti accidentali: da 70% a 75% (fonte ENEL 80%)

Riduzione del tempo d'inattività: da 35% a 45%

Incremento della produzione: da 20% a 25%

Durante una trattativa di compravendita di una imbarcazione, è importante sapere se lo scafo ha subito delle riparazioni o dei trattamenti preventivi per l'osmosi. I cambiamenti di materiale creati da stucchi o resina epossidica sono visibili agli infrarossi. Le parti sottoposte a riparazione avranno diverse caratteristiche termiche individuabili con la termografia.

CARENE IN FASCIAME - si notano zone più fredde in corrispondenza in corrispondenza della ruota di prua e della chiodatura delle tavole che stanno a indicare la presenza di umidità.

EMIDIO COLLEVECCHIO

Tecnico termografico di 2 livello

certificato RINA
tel 335 7711492