SENSIBILIZAZIONE ALLA TERMOGRAFIA
APPLICATA ALLA MANUTENZIONE http://perso.wanadoo.fr/dpajani/ineth/t_sensibilisation.html


Dominique PAJANI

Cette sensibilisation a été présentée en conférence auprès des acteurs de la maintenance d'une entreprise désirant comprendre l'intérêt de la thermographie, comme outil d'aide à la maintenance et à la prévention.


RIASSUNTO

Quest'articolo elementare è una sensibilizzazione alla termografia applicata alla manutenzione.
Si sviluppano delle nozioni di base sulla termografia, senza entrare nei dettagli ou les extensions qui sont du ressort du thermographe, nè nelle differenze di fondo fra manutenzione e prevenzione, o fra semplice rappresentazione termica e termografia di misura.
L'articolo illustra le competenze del termografo ed il suo ruolo nell'azione di manutenzione.
Segue una rapida panoramica delle applicazioni della termografia in manutenzione.






SOMMARIO

   la termografia ed il termografo
   1. l'irraggiamento
   2. lo stato di salute dedotto dalla temperatura
   3. la professione del termografo
   4. l'intervento del termografo
   le applicazioni della termografia nella manutenzione
   1. la manutenzione preventiva con l'ausilio della termografia
   2. impianti elettrici ed elettromeccanici
   3. meccanica
   4. termica : isolanti e refrattari
   5. altri controlli
   riferimenti




LA TERMOGRAFIA ED IL TERMOGRAFO

1. L'irraggiamento

1.1. LA MATERIA EMETTE DELLE RADIAZIONI

Voi siete radianti! Così anche i vostri tavoli e le vostre sedie, i muri e le finestre. Tutta la materia irradia dell'energia. Voi ne fate esperienza con l'assorbimento di questa energia quando vi scaldate le mani avvicinandole ad un fuoco di legna o ad un radiatore, oggetti ppiù caldi delle vostre mani.
Se uscite di casa con un tempo glaciale, vi vestite "caldamente" per non dissipare l'energia del vostro corpo. Questa dissipazione avrà luogo per scambio d'energia con il vento glaciale (scambio per convenzione) ed ugualmente per irraggiamento (scambio per irraggiamento) : anche voi, d'altra parte, riscaldate il vostro ambiente circostante con l'irraggiamento che emettete. S'il neige, il vaut mieux porter des gants pour les batailles de boules de neige afin de ne pas vous geler les mains, donc ne pas les refroidir à la température de la neige (échange par conduction). Anche gli oggetti "freddi" emettono dell'irraggiamento, dell'energia, ma meno che il nostro corpo.

L'irraggiamento di energia dalla materia è una realtà di tutti i giorni, anche se non ne siamo coscienti. Nell'unità di tempo, la materia emette una potenza d'irraggiamento, dei watts. La superficie effettiva del nostro corpo, circa 2 m2, emette circa 1 000 Watts. Ma posto in un ambiente della stessa temperatura, esso riceve egualmente circa 1 000 W di irraggiamento proveniente da quest'ambiente, il che consente di compensare le perdite. (Noi qui non consideriamo che gli scambi per irraggiamento.) Posto in un ambiente a 0°C, il corpo non riceverebbe che circa 300 W, il che finirebbe par épuiser l'energia interna del corpo, energia apportata dalla trasformazione di grasso in calore. Il grasso rappresenta energia interna accumulata con l'alimentazione. Un magro resisterà un tempo minore di un grasso : questo ha "delle riserve".

1.2. LA MATIERE A UNE TEMPERATURE

L'energia interna della materia può già anche essere sotto la forma di calore accumulato. E' questa forma d'energia che qui ci interessa : essa è immediatamente disponibile senza trasformazione. Essa è quella che determina la temperatura della materia. (Mais, la trasformazione d'altre forme d'energia in calore può essere molto rapida, come in un motore a scoppio o in una fiamma, o più semplicemente nell'evaporazione o nella condensazione della materia.) La temperatura è dunque una manifestazione del calore contenuto nella materia e, de même, l'irraggiamento elettromagnetico emesso dalla materia è una manifestazione di questa energia o di questa temperatura.

L'irraggiamento emesso dalla materia, dal nostro corpo, dalla neve, è della stessa natura dell'irraggiamento emesso dalle antenne radio o TV o dei radar o dei forni a micro-onde o emesse dalle lampade ad incandescenza o dai tubi a fluorescenza, o dal sole. Esso è semplicemente irraggiamento elettromagnetico. Esiste un vasto spettro d'irraggiamento elettromagnetico, a diverse frequenze o lunghezze d'onda.

FIGURA 1

Lo spettro delle radiazioni elettromagnetiche.
Le spectre électromagnétique

Temperatura e potenza d'irraggiamento sono legate. Per la materia "idealizzata", esite una relazione diretta e conosciuta (dal 1900 - è la legge di Planck) tra la temperatura e la potenza d'irraggiamento emessa.

Les courbes de PlanckFIGURA 2

Le curve di Planck.


1.3. LA MISURA DELL'IRRAGGIAMENTO E DELLA TEMPERATURA ...

Quindi, è dalla misura dell'irragiamento emesso alla materia che si conosce la temperatura di questa materia. Si misura una piccola parte di questo irraggiamento, per mezzo di un apparecchio di misura, il radiometro. Après étalonnage de ce radiomètre, esso indicherà una temperatura : esso sarà duqnue un termometro per irraggiamento, un radio-termometro. Così è, se questo radiometro osservae questa materia "idealizzata", il che non è il caso abituale ; ma la materia reale si può approssimare ad essa. E nell'armamentario del savoir-faire del "misuratore", il y a précisément la connaissance de la matière observée, la connaissance du "combien la matière n'est pas idéale". In effetti, il radiometro non sa quale è la materia che sta ossevando : qui interviengono le conoscenze del misuratore, il quale opera con il radiometro nel contesto particolare di ciascuna applicazione.

1.4. ... A QUALI LUNGHEZZE D'ONDA ?

La potenza dell'irraggiamento è funzione sia della sua frequenza che della temperaturadel corpo che lo emette, come abbiamo visto sulle curve di Planck.
L'irraggiamento del sole (6000 °C alla superficie) è più potente dell'irraggiamento emesso dai nostri corpi (circa 35°C) ed il sole emette quest'irraggiamento soprattutto alle frequenze elevate (o alle lunghezze d'onda più corte, il che è la stssa cosa).
Un oggetto caldo emette dunque un irragiamento più potente di un oggetto freddo e l'irraggiamento è emesso a delle lunghezze d'onda di tanto più corte quanto più il corpo è caldo.
La lampada ad incandescenza, per esempio, emette delle radiazioni a delle lunghezze d'onda molto più corte di quelle emesse dai nostri corpi. Lunghezze d'onda così corte che i nostri occhi riscono a percepirle, poichè gli occhi sono sensibili a quest'irraggiamento detto "visibile" : dal violetto al rosso, cioè da 0,4 µm a 0,8 µm ; questo è lo spettro visibile.
La materia emette néanmoins su tutte le lunghezze d'onda.

1.5. L'INFRAROSSO, IL FREDDO !

Si parla d'ultravioletto, frequenza al di là del violetto, alors que la longueur d'onde du violet est plus courte. Si parla inoltre d'infrarosso, frequnza al di qua del rosso, alors que la longueur d'onde du rouge est plus longue. Ciò vale a dire che l'infrarosso è meno potente, meno energetico dell'ultravioletto. Parlrando intermini di lunghezza d'onda, l'infrarosso si situa dunque al dilà di 0,8 µm, e ragruppa le lunghezze d'onda delle radiazioni della materia più fredda di quella che, essendo calda come la lampada ad incandescenza, è vista direttamente dai nostri occhi. La lampada detta "infrarossa" è meno alimentata della lampada ad incandescenza normale : essa consuma meno energia ed è dunque più fredda. Essa è concepita per emettere principalmente nell'infrarosso, per riscaldare meno di una lampada normale.
Se la lampada è sottoalimentata, la luce visibile emessa dal filamento può essere insufficiente : i nostri occhi non la vedono. Ciò non signiifca che la lampada non emette per nulla dell'irraggiamento. Essa emette dell'irraggiamento solo nell'infrarosso, dunque dell'irraggiamento "più freddo". L'infrarosso è dunque legato al freddo, contrariamente all'opinione comune. E per vedere degli oggetti freddi, o degli oggetti più caldi fra degli oggetti più freddi,il faut aller voir leurs rayonnements dans l'infrarouge.

1.6. LA CAMERA TERMICA

Perciò, se vogliamo vedere l'irraggiamento emesso dagli oggetti usuali del nostro ambiente (essi sono freddi), o determinare le loro temperature misurando quest'irraggiamento, abbiamo bisogno di occhi speciali, che preferiamo chiamare "camere termiche" concepite pr superare i limiti dei nostri occhi, incapaci di vedere l'irraggiamento emesso dagli oggetti "freddi", al di sotto di circa 500°C. Noi possiamo dunque dire che gli oggetti sono freddi se essi sono ad una temperatura inferiore a 500°C. Ciò per quanto riguarda i nostri occhi.
In realtà, e correggiamo l'affermazione fatta più sopra, la materia "idealizzata" emette a tutte le frequenze, a tutte le lunghezze d'onda (vedi le curve di Planck). Si dice che il suo spettro d'irraggiamento è continuo. La materia non si comporta come un radio-emettitore, che emette ad una lunghezza d'onda principale. Così, i nostri corpi emettono dell'irraggiamentonello spettro visibile, ma quest'irraggiamento è così piccolo che nessun recettore/radiometro potrebbe evidenziarlo : bisognerebbe diminuire la soglia di ricezione del radiometro ad un livello così basso, che la tecnologia non lo permette.
Il miglior modo di osservare l'irraggiamento emesso dai nostri corpi è dunque di décaler lo spettro di funzionamento del recettore (e dunque le lunghezze d'onda per le quali questo recettore può fornire un segnale) verso le lunghezze d'onda emesse dai corpi, e quindi verso l'infrarosso.

1.7. EN PREMIERE CONCLUSION : LE RAYONNEMENT EMIS

Se si vuole osservare la temperatura degli oggetti freddi, e quindi misurare l'irraggiamento emesso da questi oggetti, occorre aiutare il nostro occhio fornendolo di una "protesi" costosa, "protesi" che sposta lo spettro di funzionamento del nostro occhio verso le lunghezze d'onda dell'infrarosso.
Se i nostri occhi fossero sensibili al freddo ou le plus chaud parmi le froid, non avremmo alcun bisogno di una macchina fotografica termica sensibile all'infrarosso. Encore faudrait-il que i nostri occhi fossero capaci di misurare quest'irraggiamento, il che non è nelle sue possibilità (anche se il fabbro o il vetraio, grazie alla loro grande esperienza, sono capaci di determinare le temperature a vista, con il colore dei materiali che riscaldano al forno, tra 700 e 1300°C circa).
Gli oggetti sono freddi per i nostri occhi: se non fossimo sensibili al calore, la cui sensazione è dovuta all'assorbimento dell'irraggiamento da parte del nostro corpo, rischieremmo di bruciarci toccando quegli oggetti. Tuttavia, un oggetto caldo può emettere pochissimo irraggiamento: esso si discosta di molto allora dalla materia "idealizzata" di cui abbiamo parlato. Il ferro da stiro ne è un esempio. C'è rischio d'ustione, poiché la sensazione di calore da assorbimento, prima del contatto, non esiste quasi. L'osservazione della base del ferro da stiro con il radiometro indicherebbe un oggetto quasi freddo: è dunque bene l'esperienza del termografo che permette di definire la temperatura della base del ferro da stiro.

1.8. EN SECONDE CONCLUSION : LE RAYONNEMENT REFLECHI

Ci vediamo dunque tra noi non con l'irraggiamento che emettiamo, ma con l'irraggiamento che riflettiamo, irraggiamento che proviene da fonti sufficientemente calde (lampade ad incandescenza o sole), o fonti che emettono dell'irraggiamento ad alcune lunghezze d'onda dello spettro visibile, perché a tal fine concepite (tubi fluorescenti, lampade al sodio).
L'irraggiamento riflesso ci permette di vivere nella nostra realtà quotidiana en nous repérant avec nos yeux, sensibili alle lunghezze d'onda dello spettro visibile. L'irraggiamento riflesso esiste anche nell'infrarosso. E ciò anche perchè la materia non è "ideale", come abbiamo ricordato più su: la materia emette dell'irraggiamento ma, anche, riflette dell'irraggiamento, irraggiamento che proviene dal suo ambiente, dagli oggetti circostanti. Si capisce allora che, se si orienta un radiometro nella direzione di un oggetto, questo radiometro misurerà non solo l'irraggiamento emesso da quell'oggetto, ma anche l'irraggiamento da esso riflesso. La materia, per il fatto che è "non ideale", richiede che chi effettua la misura sia in grado di comprendere ciò che avviene, à faire la part des choses dans ce que mesure son appareil. Quest'apparecchio non distingue tra gli irraggiamenti di origini diverse, e l'irraggiamento riflesso dall'oggetto considerato non ci fornisce informazioni sulla sua temperatura.
Così, nello spettro visibile, abbiamo soprattutto a che fare con irraggiamenti per osservare gli oggetti "freddi", mentre nell'infrarosso, per osservare e misurare la temperatura di questi oggetti "freddi", ci interessano gli irraggiamenti emessi da questi oggetti (e questo non significa che l'irraggiamento riflesso non esiste, ma è, in proporzione, minore che nello spettro visibile).

FIGURA 3

L'irraggiamento emesso e
l'irraggiamento riflesso.
Le rayonnement émis et le rayonnement réfléchi


2. Lo stato di salute dedotto dalla temperatura

2.1. LA TEMPERATURA COME MANIFESTAZIONE D'UNO STATO ANORMALE

La temperatura è dunque una manifestazione dell'energia interna della materia, in sua forma immediatamente disponibile di "calore". Ma questo calore può essere considerato anormale, che sia là per eccesso o per difetto. È dunque interessante con la sua divergenza al valore normale o nominale. Si misurano allora divergenze di temperatura. Ma oltre o al di qua di una soglia, i materiali possono deteriorarsi e le attrezzature possono non garantire più le prestazioni previste senza rischio di rischi di funzionamento. E' dunque interessante misurare la temperatura (assoluta) . Il calore esprime perciò, come la temperatura che ne è soltanto una manifestazione, uno stato di salute della materia o di un oggetto nelle condizioni di funzionamento considerate.
La lingua corrente esprime il medesimo stato di cose riguardo al caldo (fa "più caldo") considerato anormale: ho la febbre; è una zona calda. Ugualmente rispetto al freddo (è "più freddo") considerato anormale: ho preso un colpo di freddo; conservate il vostro sangue freddo; mangia la tua minestra, si raffredderà!
Una divergenza di temperatura indica dunque un funzionamento anormale, oltre ai parametri normali, o una tendenza che può condurre ad un deterioramento quindi ad una défaillance. La minestra fredda non è buona, il caffè troppo caldo è imbevibile. Ma si può rimediare. Una temperatura assoluta può essere situata oltre ad un intervallo definito come ammissibile in modo permanente. Café bouillu, café foutu. Lo champagne congelato è da gettare. Il deterioramento può essere irreversibile, o la défaillance vicina.

2.2. I CINQUE SENSI PER VALUTARE LA TEMPERATURA ...

Noi abbiamo cinque sensi per valutare lo stato di salute di un materiale con la stima di più caldo o più freddo rispetto allo stato normale.
Il senso del tatto: "scotta!". Ma nella manutenzione degli impianti elettrici, non useremo mai il nostro senso del tatto. L'avviso "è vietato toccare i cavi sotto tensione, pericolo di morte" è esplicito.
Il senso dell'odorato: "sento puzza di bruciato!". È un'indicazione che il degrado è già in fase avanzata perché le molecole del materiale si disgregano ed un gas, vettore dell'informazione di degrado o addirittura di catastrofe, si propaga per convezione.
Le sens de l'ouïe sert en études acoustiques et peut donner lieu à des diagnostics par voies sonore ou ultrasonore. Ce n'est pas notre propos ici : l'ouïe, même aidée par des instruments, ne peut donner accès à la température. L'attrito o lo slittamento di una cinghia allineata o tesa male vengono uditi e consentono di predire aumenti di temperatura.
Il senso del gusto è legato al contatto nella bocca: se dà un'indicazione sulla temperatura dei prodotti alimentari, non è di facile impiego nella manutenzione classica al di fuori delle industrie agroalimentari!
Il senso della vista è stato esaminato nei dettagli più su. È il senso che ci interessa in termografia, aiutato dalla protesi che è la macchina fotografica termica infrarossa. Ma è ovvio che un grave deterioramento di un'attrezzatura non richiede macchine fotografiche particolari, se i componenti si sono bruciati o fusi, cioè se il loro aspetto visivo è in gran parte sufficiente ad indicarne un difetto. Ciò vale a dire che il difetto non è più latente, che è manifesto e che il degrado è ormai ad uno stato molto avanzato o che il guasto si è verificato e che ormai occorre una manutenzione correttiva.

Noi vogliamo far meglio che correggere, vogliamo prevenire prima che il difetto diventi visibile al nostro occhio, sensibile al nostro naso o udibile al nostro orecchio, quando lo stato di allarme sarà evidente di per sè: interruzione di alimentazione elettrica, arresto intempestivo di macchine, rumore di un cuscinetto in corso di fusione, disaccoppiamento meccanico, colata di metallo fuso per rottura dei refrattari che lo contengono, perdite d'energia in un circuito isolato che conduce a consumi visualizzati su quadranti o schermi, ecc.... Vogliamo fare manutenzione preventiva.

2.3. ... MA I SENSI NON MISURANO LA TEMPERATURA

I sensi ci danno un'indicazione sullo stato di salute della materia, dal momento che questo stato di salute è legato alla temperatura. Ma essi non misurano la temperatura.
Accantoniamo l'odorato, il gusto e l'udito.
Il senso del tatto rischia di modificare lo stato termico dell'oggetto toccato: ciò dipende dagli scambi con conduzione che si verificano al momento del contatto. Così, il tatto sottovaluterà la temperatura dell'oggetto toccato, poiché il dito assorbirà parte dell'energia interna, del calore del l'oggetto. In elettronica, gli operatori pensano di potere controllare le temperature toccando i componenti con il dito: è una grande illusione. Il termometro medico è più efficace del palpeggiare la fronte di una persona che ha della febbre o che ha le estremità congelate: il contatto indica la tendenza, ma il termometro misura.
La visione sarà nuovamente riesaminata nei dettagli successivamente come un senso molto potente.
I sensi, se possono dare un'indicazione o dare l'allarme all'operatore, sono dunque insufficienti per determinare la temperatura. È preferibile affidarsi ad un senso che non modifica lo stato termico degli oggetti, e che ne valuti la temperatura: la visione quantitativa offerta dall'infrarosso consegue questo questo scopo per gli oggetti "freddi".

2.4. LES PUISSANCES DE LA VISION

La vision présente plusieurs avantages : outre le fait qu'elle est discrète, (puisqu'elle ne modifie pas l'état des températures des objets observés), elle est instantanée, non intrusive, globale et discriminative, ce que ne présente pas le sens du toucher.
Instantanée ? La vision donne une vue immédiate (sans nécessiter l'installation d'instrumentations) de la répartition des rayonnements de la scène observée par l'oeil ou la caméra. Vous ouvrez l'armoire électrique et vous avez son image thermique sur l'écran, devant vos yeux.
Non intrusive ? Dans le cas des systèmes industriels, les observations sont faites sur des installations en fonctionnement. C'est le B-A BA de la maintenance préventive conditionnelle. On n'arrête pas la production pour observer. Le toucher appliqué à une installation électrique demanderait de mettre hors tension et invaliderait les vérifications.
La visione presenta parecchi vantaggi:  oltre il fatto che è discreta, (poiché non modifica lo stato delle temperature degli oggetti osservati, è istantanea, non intrusiva, globale e discriminative, ciò che non presenta il senso del tocco.
Istantanea? La visione dà una vista immediata, senza necessitare l'installazione di strumentazioni, della ripartizione degli sfavillii della scena osservata dall'occhio o la cinepresa. Aprite l'armadio elettrico ed avete la sua immagine termica sullo schermo, davanti ai vostri occhi.
Non intrusiva? Nel caso dei sistemi industriali, le osservazioni sono fatte su delle installazioni in funzionamento. Questo è B-avuto lo BA della manutenzione preventiva condizionale. Non si ferma la produzione per osservare. Il tocco applicato ad un'installazione elettrica chiederebbe di mettere fuori tensione ed invaliderebbe le verifiche.
Globale ? La vision vous donne un accès immédiat à l'ensemble des objets situés dans le champ de vision, déterminé par l'objectif de la caméra et la distance d'observation. Vous voyez presque tout en déplaçant rapidement la direction de visée de la caméra.
Discriminative ? La vision, tout comme les yeux, vous montre les détails dans un ensemble, un seul composant parmi une multitude de composants. De votre propre chef, vous sélectionnez les détails à observer. S'il se présente un petit point chaud, vous le distinguez immédiatement parmi les composants moins chauds. Vous pouvez donc porter votre attention sur ce qui vous intéresse, immédiatement dans un ensemble plus vaste d'objets, ce que le toucher ne permet pas, sans de longues manipulations. Elle est également discriminative puisqu'elle mettra en évidence de faibles écarts de température, ce que ne pourrait faire le sens du toucher. Et un faible écart de température peut être la manifestation d'une forte température non accessible visuellement (capotage d'un appareil par exemple).
Ainsi, la thermographie est rapide, tout autant que sa mise en oeuvre, elle procure une vision immédiate, globale et discriminative. C'est une méthode puissante de vision du froid, du plus chaud ou du plus froid.

Globale? La visione vi dà un accesso immediato all'insieme degli oggetti localizzati nel campo visivo, determinato per l'obiettivo della cinepresa e la distanza di osservazione. Vedete quasi pure spostando velocemente la direzione di mira della cinepresa.
Discriminative? La visione, tutto come gli occhi, mostravi i dettagli in un insieme, un solo componente tra una moltitudine di componenti. Del vostro proprio capo, selezionate i dettagli ad osservare. Se si presenta un piccolo spunta caldo, lo distinguete immediatamente tra i componenti meno caldi. Potete rivolgere la vostra attenzione a ciò che vi interessa dunque, immediatamente in un insieme più vasto di oggetti, ciò che il tocco non permette, senza le lunghe manipolazioni. È anche discriminative poiché metterà in evidenza dei deboli scarti di temperatura, ciò che non potrebbe fare il senso del tocco. Ed un debole scarto di temperatura può essere la manifestazione di una forte temperatura non accessibile visualmente, capotage di un apparecchio per esempio.
Così, il thermographie è veloce, tutto tanto quanto il suo collocamento in opera, procura una visione immediata, globale e discriminative. È un metodo potente di visione del freddo, di più caldo o di più freddo.



2.5. LA VISION QUANTITATIVE : LA THERMOGRAPHIE ET LE THERMOGRAPHE

Mais nous ne parlons pas encore de vision quantitative. La caméra nous a donné une image thermique, non quantifiée en température. En effet, comme nous l'avons déjà dit, la mesure du rayonnement en provenance de l'objet considéré doit être accompagnée d'une analyse par le mesureur, le thermographe, afin de déterminer quelle partie du rayonnement mesuré est émise par l'objet et quelle partie est réfléchie, déterminer également comment se comporte l'objet observé vis à vis de la matière "idéalisée", puisque l'objet réel n'est pas idéal. L'observation est donc insuffisante pour quantifier et parler de température.
Ma non parliamo ancora di visione quantitativa. La cinepresa ci ha dato un'immagine termica, non quantificata in temperatura. Difatti, come l'abbiamo detto già, la misura dello sfavillio in provenienza dell'oggetto considerato deve essere corredata da un'analisi per il misuratore, il thermographe, per determinare quale parte dello sfavillio misurato è emessa dall'oggetto e quale parte è ponderata, determinare anche come si comporta l'oggetto osservato vivo a vite della materia "idealizzata", poiché l'oggetto reale non è ideale. L'osservazione è insufficiente per quantificare e parlare di temperatura dunque.
Il faut analyser davantage : ceci est du ressort du thermographe, formé pour cela, expérimenté et, si possible, qualifié. Celui-ci autorisera de passer de l'image thermique, qui n'est qu'une image, à un thermogramme, qui est une image thermique quantifiée en températures. Cette opération de transcription en température nécessite non seulement l'appréciation de la situation de mesure, mais également sa maîtrise, afin de supprimer les phénomènes dits parasites, qui ne peuvent donner lieu à transcription en température et afin de quantifier en prenant en compte les grandeurs d'influence.
Le thermographe n'est pas un simple caméraman de l'infrarouge. En d'autres termes, une caméra thermique ne mesure pas des températures, mais des rayonnements, alors que, visualisée par le thermographe, l'image thermique que la caméra fournit pourra être licitement transformée en thermogramme, en images des températures. C'est bien ce que l'on cherche pour déterminer l'état de santé des matériels et surtout prévoir ce qui se passera dans l'avenir, en maintenance conditionnelle.
Bisogna analizzare oltre:  questo è della molla del thermographe, formato per ciò, sperimentato e, se possibile, qualificato. Questo autorizzerà di passare dell'immagine termica che è solamente un'immagine, ad un thermogramme che è un'immagine termica quantificata in temperature. Questa operazione di trascrizione in temperatura necessita non solo l'apprezzamento della situazione di misura, ma anche la sua padronanza, per sopprimere i fenomeni detti parassiti che non possono dare adito ad in temperatura e per quantificare prendendo in conto le grandezze di influenza.
Il thermographe non è un semplice caméraman del raggio infrarosso. In altri termini, una cinepresa termica non misura delle temperature, ma degli sfavillii, mentre, visualizzata dal thermographe, l'immagine termica che la cinepresa fornisce potuto stato trasformata lecitamente in thermogramme, in immagini delle temperature. Sono buono ciò che si cerca per determinare lo stato di salute dei materiali e soprattutto prevedere ciò che accadrà nell'avvenire, in manutenzione condizionale.

Nous avons donc compris que le thermographe, aidé de sa caméra, va voir dans l'infrarouge les objets froids et, parmi ces objets, ceux qui sont anormalement chauds ou anormalement froids. Ayant vu, le thermographe pourra quantifier et fournir une cartographie des températures.

Abbiamo compreso dunque che il thermographe, aiutato della sua cinepresa, va a vedere nel raggio infrarosso gli oggetti freddi e, tra questi oggetti, quelli che è anormalmente caldo o anormalmente freddi. Avendo visto, il thermographe potrà quantificare e fornire una cartografia delle temperature.

Radiomètre, thermomètre, grandeurs d'influence, transcription en température.
FIGURE 4

Radiomètre, thermomètre, grandeurs d'influence, transcription en température.


2.6. LES LIMITES DE LA TECHNIQUE

La technique de la thermographie, comme toute technique, a ses limites.
Certains cas ne sont pas abordables par la thermographie. Très généralement et dans le cadre qui nous occupe, tout se qui est caché à nos yeux est caché pour la caméra. On ne voit pas au travers de la porte métalliques des armoires électriques.
La mesure sur un métal propre (non oxydé, non empoussiéré) est très délicate. Il faut avoir recours aux tours de mains du spécialiste pour obtenir des mesures non discutables. Mais certains sites (nucléaires entre autres) ne laissent pas aux intervenants la possibilité d'intervenir sur l'installation pour la rendre observable par thermographie (calorifugeage en inox poli).
La tecnica del thermographie, come ogni tecnica, ha i suoi limiti.
Certi casi non sono accessibili per il thermographie. Molto generalmente e nella cornice che c'occupa, tutto si che è nascosto ai nostri occhi è nascosto per la cinepresa. Non si vede mediante la porta metallica degli armadi elettrici.
La misura su un metallo proprio, non ossidato, non empoussiéré, è molto delicata. Bisogna avere ricorso alle torri di mani dello specialista per ottenere delle misure non discutibili. Ma certi siti, nucleari tra altri, non lasciano agli intervenienti la possibilità di intervenire sull'installazione per renderla osservabile per thermographie (isolamento termico in acciaio inossidabile educato).
La tecnica della termografia, come ogni tecnica, ha i suoi limiti.
Certi fenomeni non sono accessibili alla termografia. Si può dire in generale e nel contesto di cui ci stiamo occupando che tutto che è nascosto ai nostri occhi è nascosto alla termocamera. Non si può vedere attraverso la porta metallica degli armadi elettrici.
La misura su un metallo proprio, non ossidato, non empoussiéré, è molto delicata. Bisogna avere ricorso alle torri di mani dello specialista per ottenere delle misure non discutibili. Inoltre in certi siti (per esempio nucleari) non è permesso agli operatori di intervenire sugli impianti per renderli osservabile alla termografia (isolamento termico in acciaio inossidabile educato).



2.7. CONCLUSION

Pour estimer l'état de santé d'une installation, et prévenir les risques (incendie, arrêt de production, etc...), il y a nécessité de voir et de mesurer : la thermographie (caméra thermique et thermographe) permet d'assurer cette analyse quand l'état de santé est corrélé avec les températures, c'est à dire très souvent, en électricité, en électro-mécanique, en thermique, en mécanique, ce que nous verrons plus tard au chapitre des applications de la thermographie en maintenance.

Per stimare lo stato di salute di un'installazione, ed avvertire i rischi (incendio, arresto di produzione, ecc...), ha necessitato di vedere e di misurare:  il thermographie, cinepresa termica e thermographe, permettono di assicurare questa analisi quando lo stato di salute è correlato con le temperature, vale a dire molto spesso, in elettricità, in électro-meccanica, in termica, in meccanica, ciò che vedremo più al capitolo delle applicazioni del thermographie in manutenzione tardi,.
Per valutare lo stato di salute di un'installazione, ed avvertire dei rischi (incendio, arresto di produzione, ecc...), è necessitato vedere e misurare:  il thermographie, cinepresa termica e thermographe, consentono questa analisi quando lo stato di salute è correlato con le temperature, vale a dire molto spesso, in campo elettrico, elettromeccanico, termico, meccanico, come vedremo più avanti nel capitolo delle applicazioni della termografia alla manutenzione.

3. La profession de thermographe

3.1. LA FORMATION DU THERMOGRAPHE

Le thermographe est avant tout un professionnel ayant suivi une formation initiale de technicien supérieur ou d'ingénieur, selon les types d'intervention et les travaux qui lui sont confiés. Les domaines privilégiés de formation sont naturellement en relation avec les sujets qu'il doit aborder par thermographie : la mesure physique, l'électricité, la thermique, la mécanique, les matériaux, la maintenance (principes de dégradations des composants), etc...
Il n'y a pas d'Ecole de Thermographie. Cette technique est éminemment pluridisciplinaire et fait appel à des notions sur les rayonnements, sur l'optique, sur les détecteurs et l'électronique, sur le traitement du signal et de l'image, sur la thermique ainsi que sur l'instrumentation et la mesure en général. Comprendre son outil de mesure est une nécessité pour savoir s'il est en état de fonctionner et s'il peut être mis en oeuvre efficacement dans tel ou tel cas, s'il ne va pas se dégrader et se comporter de façon non prévue par son constructeur, lequel ne sait pas ce que le thermographe a prévu d'en faire.
La formation par stage de thermographie appliquée à la maintenance est indispensable pour alerter les futurs thermographes sur la puissance et les limites des appareils et de la technique.
Il thermographe è innanzitutto un professionista avendo seguito una formazione iniziale di tecnico superiore o di ingegnere, secondo i tipi di intervento ed i lavori che gli sono confidati. I campi privilegiati di formazione sono naturalmente in relazione con gli argomenti che deve abbordare per thermographie:  la misura fisica, l'elettricità, il termica, la meccanica, i materiali, la manutenzione, principi di degradazioni dei componenti, ecc...
Non c'è scuola di Thermographie. Questa tecnica è eminentemente pluridisciplinare e fa chiamata alle nozioni sugli sfavillii, sull'ottica, sui rilevatori e l'elettronica, sul trattamento del segnale e dell'immagine, sul termica così come sulla strumentazione e la misura in generale. Comprendere il suo attrezzo di misura è una necessità per sapere se è in stato di funzionare e se può essere messo efficacemente in opera in tale o tale caso, se non va a degradarsi e comportarsi in modo non prevista per il suo costruttore che non sa ciò che il thermographe ha previsto di fare ne.
La formazione per stage di thermographie applicato alla manutenzione è indispensabile per allertare i futuri thermographes sul potere ed i limiti degli apparecchi e della tecnica.
Il termografo è innanzitutto un professionista che ha avuto una formazione di base di tipo tecnico superiore o di ingegnere, a seconda degli interventi e dei lavori che gli sono affidati. I campi privilegiati di formazione sono naturalmente quelli in relazione con gli argomenti che deve affrontare con la termografia:  le misure di grandezze fisiche, l'elettricità, i fenomeni termici, la meccanica, i materiali, la manutenzione, la degradazione di componenti, ecc...
Non c'è una scuola di Termografia. Questa tecnica è eminentemente pluridisciplinare e fa riferimento a nozioni sudell'rraggiamento, dell'ottica, sui rilevatori e l'elettronica, sul trattamento dei segnale e delle immagini, sulla termologia come anche sulla strumentazione e sulle misure in generale. Conoscere il proprio strumento di misura è necessario per sapere se è in grado di funzionare e se può essere messo efficacemente in opera in questo o in quell'altro caso, se non sta degradandosi e se si comporta in modo non previsto dal suo costruttore che non sa precisamente l'uso che il termografo ne farà.
La formazione per stage di thermographie applicato alla manutenzione è indispensabile per allertare i futuri thermographes sul potere ed i limiti degli apparecchi e della tecnica.



Enfin, basée sur ces fondations solides, l'expérience pourra se cumuler au cours des années. Il faut 2 années pour un ingénieur, utilisant à temps complet la thermographie, pour maîtriser l'ensemble et les détails suffisants pour des interventions de qualité, pour la plupart des applications industrielles. Il est alors devenu un expert confirmé. Il lui reste à connaître les divers matériels possibles avant de penser les adapter, dans des cas particuliers, aux mesures à mener.
Infine, basata su queste fondazioni solide, l'esperienza potrà cumulare si durante gli anni. Occorre 2 anni per un ingegnere, utilizzando in tempo completo il thermographie, per dominare l'insieme ed i dettagli sufficienti per gli interventi di qualità, per la maggior parte delle applicazioni industriali. È diventato allora un perito confermato. Gli resta a conoscere i diversi materiali possibili prima di intendere adattarli, nei casi particolari, alle misure a condurre.
Poi, sulla base di queste solide basi, l'esperienza si accumulerà durante gli anni. Occorrono 2 anni ad un ingegnere, dedicandosi a tempo pieno alla termografia, per avere completa padronanza del complesso e dei dettagli necessari per interventi qualificati, per la maggior parte delle applicazioni industriali. Sarà allora diventato un esperto consolidato. Gli resterà da conoscere i diversi accessori disponibili da usare, nei casi particolari, nelle misure da effetturare.

3.2. SA CONNAISSANCE DES MATERIAUX ET DE LEURS PROPRIETES

Nous avons vu les idées de base de la thermographie : nous avons montré que la caméra thermique ne sait pas ce qu'elle observe. C'est le rôle du mesureur / thermographe de se préoccuper à la fois de connaître les objets que sa caméra observe et de déterminer les éventuels rayonnements réfléchis sur l'objet observé.
Abbiamo visto le idee di base del thermographie:  abbiamo mostrato che la cinepresa termica non sa ciò che osserva. È il ruolo del misuratore / thermographe di preoccuparsi al tempo stesso di conoscere gli oggetti che la sua cinepresa osserva e di determinare gli eventuali sfavillii riflessi sull'oggetto osservato.
En adoptant une terminologie plus technique, le rôle du thermographe est déjà de déterminer l'émissivité des matériaux, leur facteur de réflexion, la température d'environnement des objets observés. Mais aussi, son rôle est de comprendre l'équation que sa machine utilise pour transcrire en températures les rayonnements mesurés par la caméra. Cette équation, très simple en fait, n'est valable qu'à certaines conditions, les conditions de validité de la transcription en température. Le thermographe se doit donc, non seulement d'apprécier la situation de mesure, mais également il se doit de la maîtriser afin de se trouver dans les conditions de validité des mesures de températures. La caméra mesure des rayonnements, mais c'est bien le thermographe qui mesure des températures.
Adottando una terminologia più tecnica, il ruolo del thermographe è già di determinare l'émissivité dei materiali, il loro fattore di riflessione, la temperatura di ambiente naturale degli oggetti osservati. Ma anche, il suo ruolo è di comprendere l'equazione che la sua macchina utilizza per trascrivere in temperature gli sfavillii misurati dalla cinepresa. Questa equazione, molto semplice in effetti, è valido solamente a certe condizioni, le condizioni di validità della trascrizione in temperatura. Il thermographe deve dunque, non solo di apprezzare la situazione di misura, ma anche ha il dovere di dominarla per trovarsi nelle condizioni di validità delle misure di temperature. La cinepresa misura degli sfavillii, ma sono buono il thermographe che misura delle temperature.
Outre l'émissivité (ou aptitude des matériaux à émettre du rayonnement), outre le type de réflexion, outre la température des objets environnants, il importe également que le thermographe se préoccupe du facteur de transmission des matériaux observés. Ceux-ci doivent être opaques aux rayonnements auxquels est sensible sa caméra. Et ceci ne se juge pas nécessairement avec les yeux. De nombreux pièges se présentent, en particulier sur les verres, les plastiques et les peintures.
Oltre l'émissivité, o attitudine dei materiali ad emettere dello sfavillio, oltre il tipo di riflessione, oltre la temperatura degli oggetti circostanti, importa anche che il thermographe si preoccupi del fattore di trasmissione dei materiali osservati. Questi devono essere opachi agli sfavillii ai quali sono sensibile la sua cinepresa. E questo non si giudica necessariamente con gli occhi. Di numerose trappole si presentano, in particolare sui bicchieri, le plastiche e le pitture.
Dans certains cas, pour avoir accès à des scènes thermiques (cellules blindées électriques haute tension, certaines armoires électriques), le thermographe ne se laissera pas abuser par la transparence des hublots installés à demeure. Si ces matériaux laissent passer les rayonnements visibles (ils sont installés pour cela), ils n'ont qu'une très faible transparence dans l'infrarouge ; ils peuvent même être totalement opaques. Des matériaux particuliers sont disponibles pour assurer à la fois la transparence dans le visible et la transparence dans l'infrarouge.
In certi casi, per avere accesso alle scene termiche, cellule blindata elettrica alta tensione, certi armadi elettrici, il thermographe non si lasciarsi abusare per la trasparenza degli oblò installati a casa. Se questi materiali lasciano passare gli sfavillii visibili, sono installati per ciò, hanno solamente una molto debole trasparenza nel raggio infrarosso;  possono essere anche totalmente opachi. Dei materiali particolari sono disponibili per assicurare al tempo stesso la trasparenza nel visibile e la trasparenza nel raggio infrarosso.

3.3. SA CONNAISSANCE DES APPAREILS DE MESURE THERMOGRAPHIQUE

Comme tout appareil de mesure, la caméra thermique se spécifie par un ensemble de caractéristiques qui doivent être comprises par le thermographe.
S'agissant d'une caméra fournissant une image, elle a des caractéristiques d'imagerie qui se déclinent dans les trois dimensions de l'espace de l'imagerie ou espace des résolutions : résolutions "thermique", spatiale et temporelle.

Espace de l'imagerie ou espace des résolutionsFIGURE 5

Espace de l'imagerie ou espace des résolutions.


S'agissant d'une caméra de mesure, elle se spécifie par des caractéristiques d'appareil de mesure, dans l'espace de la mesure thermographique et suivant les trois mêmes dimensions, thermique, spatiale et temporelle.

Espace de la mesure thermographiqueFIGURE 6

Espace de la mesure thermographique.


On trouve dans la dimension thermique les caractéristiques d'étalonnage, d'exactitude, de dérive, de calibres de mesure, ...
Dans la dimension spatiale des deux espaces, le thermographe ne confond pas les résolutions spatiales d'observation (pour l'image) et de mesure (pour la mesure). C'est une confusion courante. La beauté ou la "définition" d'une image n'exprime pas la qualité de mesure de l'appareil au sens de sa discrimination spatiale : en particulier, ce n'est pas parce que l'on voit très bien un fil chaud sur l'écran de la caméra que l'on peut en mesurer la température. Il faut que le diamètre du fil chaud soit suffisamment important, pour que la mesure de sa température soit valable.
En d'autres termes, tout ce qui est visualisable n'est pas nécessairement mesurable. On ne se préoccupe pas de ce sujet en vidéo ou en photographie (qui ne sont pas de la mesure radiométrique).

On constate donc que le thermographe se doit de connaître son appareil, ses caractéristiques, ses limites et son bon état de fonctionnement à l'instant où il le met en oeuvre. Le bon thermographe vérifie que son appareil n'a pas dérivé, est apte à lui fournir des indications fiables sur les rayonnements mesurés, afin qu'ensuite, le calculateur, intégré dans l'appareil ou externe, ayant été informé de la situation de mesure, puisse calculer les températures sous la maîtrise du thermographe.
Et puis, ce n'est pas le tout de connaître son propre appareil. Encore faut-il que cet appareil convienne à la tâche à mener, qu'il soit adapté aux mesures à effectuer. C'est dire qu'il est souvent obligatoire pour un prestataire de posséder des équipements divers pour pouvoir aborder un grand nombre de tâches différentes en mesures thermographiques, sur un même site. Une caméra très bien adaptée pour un usage en électricité par exemple, ne sera peut-être pas idéale pour observer des réfractaires ou des températures très élevées dans un procédé de fabrication. Il existe des caméras d'usage général, idéales pour accéder à un ensemble vaste d'inspections courantes, mais non aptes à résoudre des problèmes particuliers. Le rôle du thermographe est alors de choisir le bon appareil pour l'application répertoriée. Compte-tenu du coût très élevé des caméras thermiques, le penchant naturel des constructeurs est néanmoins de faire croire à chaque acheteur qu'une même caméra est apte à mesurer de - 20°C à + 2 000°C. Ce qui n'est pas dit, c'est que cette caméra ne répond pas du tout aux spécifications d'exactitude de mesure dès lors qu'elle est effectivement utilisée en situation de mesure, du fait-même que d'autres sources d'incertitude s'introduisent dans les calculs des températures, comme l'incertitude sur l'émissivité et la température d'environnement, et ce, quand bien même le thermographe maîtriserait parfaitement sa situation de mesure.

3.4. SA CONNAISSANCE DE LA THERMOGRAPHIE

Le professionnel a donc suivi une formation en thermographie où il aura appris les limites à la fois de son matériel et de la technique de mesure. Il sait déterminer la contribution de sa caméra et sa contribution propre à la qualité des mesures, leurs valeurs et les incertitudes associées.
Car en effet, la caméra utilisée sur site se trouve en situation de mesure et non plus en situation d'étalonnage, en laboratoire où elle était seule à faire les mesures sur des objets idéalisés. Désormais, elle est sur site et dans les mains du thermographe qui seul appréhende la situation de mesure, comme nous l'avons déjà dit plusieurs fois. Et cette situation de mesure, appréciée et maîtrisée par le thermographe, est une réalité qui se décrit par des données que la caméra ne connaît pas et dont elle n'est pas maîtresse.
Le thermographe, par sa maîtrise globable du procédé de mesure, par sa formation, par son expérience et par le retour d'expérience, parvient à savoir si la situation le mesure est de son ressort, ou s'il doit céder la place à plus expert que lui, si des données risquent de lui échapper, s'il a tout compris et si, enfin, son intervention est licite et conduira à des résultats corrects accompagnés, si possible, d'incertitude de mesure. Cette notion d'incertitude n'est malheureusement pas très à la mode. La croyance à l'appareil de mesure, la foi dans la mesure tout numérique, dans l'informatique et ses logiciels sacrés, conduisent à une crédulité qui sera parfois mise en défaut par les faits. Le thermographe est modeste et assuré. Il a appris à l'être. L'outil ne peut assurer seul la fonction.

3.5. LE RISQUE DE LA THERMOGRAPHIE : LE PSEUDO-THERMOGRAPHE

La vision est fabuleuse ! Les développements de la TV et du caméscope, de la TV numérique, de la haute définition, du PC multimédia et bientôt du visiophone en grande diffusion, se poursuivent du fait de l'attrait pour l'image, laquelle exprime plus que tout un livre de mots. Mais l'attrait provoque aussi le pouvoir. C'est l'image qui décide alors, à notre place.
Certains utilisateurs de la thermographie sont soumis au pouvoir de l'image et au pouvoir de leur caméra magique, qui voit l'invisible. Ils s'enorgueillissent comme des paons devant leurs donneurs d'ordres, alors qu'ils n'ont fait qu'appuyer sur le bouton de leur boîte de Pandore. Il peut en sortir le pire comme le meilleur. Laissons les amateurs de côté et servons-nous des images comme d'un outil pour comprendre ce qui se passe sur les installations industrielles pour que celles-ci fonctionnent. C'est bien notre but.

3.6. LA QUALIFICATION DES OPERATEURS

En 1993, un organisme de contrôle, Contrôle et Prévention, et les Assurances Générales de France (AGF) ont commencé à élaborer un pré-cahier des charges pour les interventions de thermographie dans l'industrie, dans le but de la prévention des risques d'incendie et d'arrêt de production. Ce travail a été poursuivi avec d'autres membres de la profession jusqu'en 1995, date à laquelle un cahier des charges est devenu officiel et a été reconnu par la commission Prévention de l'Assemblée des assureurs.
Le but était clairement de professionnaliser le "paysage thermographique français", puisque aucun diplôme ni qualification n'ont jamais été requis pour mettre en oeuvre la thermographie ou pour s'installer prestataire de services par thermographie. La thermographie, comme la chiromancie, ne sont pas "reconnues" officiellement.

Ces travaux ont été poursuivis ensuite par un comité restreint, pour aboutir à la Qualification des Opérateurs en octobre 1998, sous l'égide du Centre National de Prévention et de Protection (CNPP), centre technique de l'Assurance. Depuis lors, environ 140 opérateurs ont été qualifiés.
Un module de 4 jours traite de Prévention. Un module de 4 jours traite de thermographie appliquée et est dispensé par l'INSTITUT DE LA THERMOGRAPHIE. Chaque module se termine par un examen.
Le Document Technique D 19 a activé la Qualification CNPP en mars 1999. Cette Qualification est attribuée aux opérateurs, et non aux entreprises.

D'autres travaux sont en cours pour étendre cette Qualification au "bris de machines" et se poursuivront ensuite par une éventuelle Certification.

Ces démarches de professionnalisation existent également dans d'autres pays, éventuellement sous une forme plus simple non qualifiante, en BELGIQUE par exemple où les assureurs prévoient des baisses de prime d'assurance au vu des rapports d'intervention par thermographie.

3.7. EN CONCLUSION

La thermographie est une technique puissante confiée à des thermographes "habilités", formés et expérimentés, professionnels des installations qu'ils contrôlent (connaissance des équipements, de leurs fonctions et de leurs modes de dégradation). La thermographie est un second métier pour celui qui la met en oeuvre ; elle ne s'improvise pas, quand bien même de nombreux cas simples peuvent être traités par des hommes de formation de base. Le piège guette l'aventurier non équipé d'un savoir-faire, sinon à toute épreuve, du moins mis en oeuvre en toute probité. Le vrai thermographe s'arrête là où les tickets de la thermographie et de ses matériels ne sont plus valables : "au delà de cette limite, votre ticket n'est plus valable". Le thermographe simple ne passera pas aisément ; seul celui que nous avions appelé autrefois en plaisantant l'"homo thermographicus", cocktail de physicien, d'homme de terrain et de petit futé motivé, saura aller au delà des limites habituelles.



4. L'intervention du thermographe

4.1. LA NORMALISATION, LA REGLEMENTATION

Il existe 3 normes de thermographie traitant du vocabulaire, des caractérisations et méthodes de caractérisation des caméras thermiques. Mais, les matériels étant en évolution technologique rapide en ce moment, la commission de normalisation est en cours de révision des normes pour les adapter aux nouvelles technologies de caméra. A ce jour, la commission ne se réunit plus, l'AFNOR ayant demandé aux membres de la commission une contribution financière pour la poursuite de ces travaux de "défense des consommateurs" ! Par ailleurs, peu d'utilisateurs semblent intéressés.
Une norme expérimentale avait été rédigée en 1983 pour l'inspection du bâtiment. Elle a été homologuée en 1999, sans qu'aucun expert en thermographie n'ait été consulté.

Il n'existe aucune règlementation imposant la thermographie comme technique de mesure des températures que ce soit en maintenance, en prévention ou en contrôle non destructif.

4.2. CADRE CONTRACTUEL ENTRE L'ENTREPRISE ET LE PRESTATAIRE

Un cahier des charges émane habituellement d'une entreprise pour assurer les contrôles thermographiques et / ou les opérations de maintenance éventuelles qui s'ensuivent.
L'entreprise achète un service, elle n'achète pas la technique thermographique, même si elle impose de la mettre en oeuvre.
Il est étonnant de constater que des entreprises demandent de détailler le type de caméra utilisée en imposant certaines caractéristiques. Ce n'est pas le métier du donneur d'ordres que de se préoccuper de ce sujet, à moins qu'il ne soit un thermographe lui-même. On trouve donc des prestataires qui, dans leur encart publicitaire de la presse professionnelle, se croient fondés à citer le nom de leurs caméras. Ceci n'a aucun sens. Il convient de faire prioritairement appel à des organismes dont les opérateurs sont qualifiés, donc de privilégier la compétence de l'intervenant aux caractéristiques des appareils de mesure !

4.3. L'EXAMEN THERMOGRAPHIQUE

"Examen thermographique" est une expression normalisée. Elle a été proposée par un prestataire de services et a été retenue par la commission de normalisation.
L'examen thermographique se prépare : inventaire des matériels destinés à remplir les tâches prévues sur site, approvisionnement des consommables, charges des batteries, vérification du fonctionnement nominal des appareils...
L'examen thermographique consiste sur site à examiner les scènes avec les yeux et avec la ou les caméras thermiques. L'appréciation et la maîtrise de la situation de mesure font partie de l'examen, nous en avons assez parlé.

4.4. LES INTERPRETATIONS

Une fois les constats faits, et que les mesures thermographiques sont valides, que le thermographe est capable d'interpréter les images thermiques en terme de températures, il se peut qu'il faille passer à une phase de vérification des mesures, dès lors que certains résultats surprennent par leurs valeurs : le trop chaud, le trop froid sont à expliquer dans le cadre d'un référentiel soit nominal (défini par l'habitude, l'expérience ou la logique simple), soit précédent (défini donc par comparaisons successives au cours du temps), soit résultant de la thermique des composants observés (thermique "intuitive" ou largement expliquée techniquement).
On est ainsi passé d'une interprétation thermographique (qui valide les mesures en tant que telles) à un début d'interprétation au sens électrique, mécanique ou thermique ou tout autre. C'est alors le métier de base du thermographe (il est électricien, thermicien, ...) qui prend le relais, soutenu en cela par les personnes du site, aptes elles-mêmes à formuler des interprétations, des justifications aux valeurs des températures mesurées par le thermographe, par leur meilleure connaissance du site et des conditions de fonctionnement des machines. Le travail se fait en commun, les métiers de chacun concourant, par l'échange, à conforter l'interprétation des relevés.
Puis des résultats de mesure et de leurs explications, on passe à l'élaboration des solutions dans l'esprit de la maintenance et de la prévention des risques de tous genres : dégradation, incendie, arrêt de production, fuites, pertes d'énergie... On édite alors des consignes de maintenance et d'exploitation ainsi que les modifications d'installations et d'organisation du site ...

4.5. LE RAPPORT D'INTERVENTION

Le thermographe émet des rapports d'intervention qu'il est conseillé ou obligatoire (selon les donneurs d'ordres) de rédiger selon les spécifications du D 19. Le rapport est complété par la déclaration Q 19 (déclaration à l'attention de l'assureur du site).
Sont consignées dans les rapports les conditions d'intervention mais également les interprétations et l'évaluation des risques des défauts constatés (en prenant en compte les facteurs agravants de l'environnement), que ces risques concernent les matériels eux-mêmes, les incendies, les arrêts de production, toutes choses faisant l'objet des polices d'assurances.
Un rapport d'intervention se doit de dépasser largement le cadre de la thermographie, simple outil destiné à une part de l'analyse de l'état de santé des matériels et des risques qui peuvent en découler.

4.6. CONJONCTURE D'EXPLOITATION ET STANDARDISATION

Les mesures exécutées sont conjoncturelles, les valeurs mesurées dépendent des conditions présentes sur le site lors de l'intervention : courant dans un câble, puissance mécanique fournie par un moteur, température ambiante des composants, température d'un fluide réfrigérant... Ces conditions doivent être notées afin de pouvoir suivre les phénomènes au cours des interventions successives, dans le cadre de la maintenance conditionnelle.
Une approche, techniquement plus lourde mais mieux organisée, permettant le cumul et le retour d'expérience, est la standardisation des mesures actuelles en valeurs "standardisées". La standardisation consiste à ramener les mesures actuelles, réalisées dans des conditions conjoncturelles à des conditions d'exploitation maximales, ou à des conditions extrêmes (il suffit de décider du mode de standardisation). L'intérêt est ainsi de pouvoir comparer les mesures entre elles pour diverses interventions au cours des mois ou des années.
Ainsi, EDF mesure les points chauds sur les lignes HT en notant les conditions de charge, de température d'atmosphère, de vent (et, pour certains, d'ensoleillement) et ramène les résultats des mesures à des conditions standard extrêmes : vent de 1 m/s et IMAP (intensité maximale admissible en permanence), température maximale d'atmosphère... Les résultats, dits "extrapolés", sont parfois assez "curieux" puisque l'on aurait, dans ces conditions extrêmes, des températures au delà de la température de fusion du métal des lignes. Mais ceci n'est pas gênant du tout. D'une part, il suffit de considérer que les conditions d'extrapolation ne sont pas nécessairement réalistes, mais qu'elles donnent des valeurs de température à comparer entre elles, d'un point chaud à l'autre, d'une campagne de mesure à l'autre, afin de définir quel est le point le plus important à suivre, ... quelles sont donc les priorités d'intervention. Et d'autre part, et en tout état de cause, l'extrapolation pourrait être vérifiée par les faits. Si les conditions extrêmes étaient appliquées à la ligne, en cas de coup dur sur un tronçon du réseau électrique, il est évident que les responsables du dispatching éviteraient de faire transiter une charge trop élevée par un tronçon où un défaut conséquent a déjà été repéré. La ligne se retrouverait à terre avec l'écriteau "il est interdit de toucher aux câbles même tombés à terre".
Le but de la standardisation (ou extrapolation) est donc de pouvoir comparer des relevés conjoncturels dans le cadre de la maintenance et de la prévention. C'est une démarche idéale, elle est lourde mais c'est la plus pertinente. Elle n'est que rarement mise en oeuvre, du fait des modélisations thermiques à établir selon les composants.

4.7. CONJONCTURE D'INTERVENTION

Néanmoins, pour comparer des valeurs standardisées, cette opération étant basée sur des modèles physiques nécessairement simplifiés, il est évident que les mesures successives actuelles doivent être menées de façon identique : elles doivent être faites sur des composants observés sous le même angle, à la même distance, à la même hauteur relative / composant, avec la même caméra munie du même objectif (caméra qui n'a pas dérivé entre temps), et si possible par le même thermographe, etc... En effet, la température mesurée sur un composant peut être une température locale, dont la source est interne au composant (exemple : les connexions électriques qui chauffent). Ainsi, la thermographie ne donne pas accès à la température interne mais à une conséquence de cette température interne qui se répartit par conduction aux supports, aux câbles, etc... Il en résulte que les informations présentes sur le thermogramme résultent des aspects spatiaux de la prise de vue par la caméra.

La mesure actuelle est donc doublement conjoncturelle : il importe d'assurer une démarche reproductible pour les conditions d'observation, quand bien même certaines conditions d'exploitation ne sont pas ou ne peuvent pas être reproduites (charge, température ambiante des composants, vent ...) : ce sont ces dernières conditions qui nécessiteront une standardisation, les premières devant être identiques et optimales.

On constate encore une fois que le thermographe est important dans les mesures, et que la fidélité à un prestataire, interne ou externe, n'est pas une vaine nécessité. Il n'est pas étonnant de constater que les mesures faites par des prestataires différents, sur les mêmes objets fonctionnant dans les mêmes conditions, ne donnent pas les mêmes résultats, que l'un trouvera ce que l'autre n'a pas trouvé et inversement : mais nous entrons là dans des débats vains entre "confrères". Le suivi et la standardisation pour une maintenance conditionnelle gagnent à être assurés par les mêmes intervenants, sous peine d'impossibilité de suivre les phénomènes ou sous peine d'avoir à se cantonner à de la maintenance corrective.

4.8. LE PRESTATAIRE MULTI-TECHNIQUE

Le prestataire de services apporte un plus dans la fonction maintenance. Outre ses compétences en matière d'installations inspectées, son expérience du terrain, il est formé à la thermographie et à d'autres techniques utiles pour déceler l'origine des défauts mis en évidence par la mesure des températures.
La fidélité au prestataire découle de la nécessité du suivi périodique et du besoin de retour d'expérience. Elle se concrétise par un contrat d'aide à la maintenance et à la prévention entre le prestataire et l'entreprise. Naturellement, cette fidélité doit être basée sur une satisfaction constructive du donneur d'ordres. Celui-ci a tout loisir d'"essayer" divers prestataires pour établir un point zéro avant de fidéliser l'un d'entre eux sur des critères économiques, techniques et sur son "feeling" de probité technique, de palettes de compétences et de sérieux.
Au delà de l'outil "thermographie", le prestataire mettra en oeuvre des outils d'analyse spécifiques comme l'analyse électrique, l'analyse vibratoire, l'analyse des huiles... Les techniques sont complémentaires, elles aident au diagnostic. Chacune d'elles, isolée, n'apporte pas nécessairement la totalité de l'interprétation utile à la prise de décision. La thermographie, par sa mise en oeuvre immédiate, son image instantanée et son pouvoir de discrimination dans une scène observée dans sa globalité, est très rapide et non intrusive. Elle ne se suffit pas à elle-même comme nous l'avons vu. Un défaut peut être compris par un thermographe électricien, corrigé par un thermographe mécanicien, interprété par des personnes du site : dans la majorité des cas, la pluridisciplinarité est une condition de base pour l'interprétation, la conclusion et la prise de décision.

4.9. LE COUT DE LA THERMOGRAPHIE ET DU THERMOGRAPHE

Le coût de la thermographie est une somme de coûts : coût initial, coût de maintenance des moyens et coût des hommes.
Une caméra thermique d'usage général revient entre 200 et 400 KF selon le fournisseur, selon les accessoires divers, l'ordinateur associé, les logiciels et les imprimantes.
Le coût de maintenance englobe le coût des consommables (batterie, papier,...), de la révision et de l'étalonnage annuel des appareils, évolution des logiciels, ... On peut tabler entre 30 et 40 KF / an pour un seul système de thermographie. Le coût le plus important est celui de l'opérateur thermographe selon sa formation initiale : salaires chargés, formation continue, déplacements sur site, véhicule de société etc... Il peut coûter de 250 à 350 KF par an.

4.10. EN CONCLUSION

Il y a ainsi un réel intérêt de partenariat entre le prestataire et l'entreprise pour l'aide à la maintenance et à la prévention organisées, assistées par la thermographie et autres techniques, dans les mains des spécialistes multi-techniques. La thermographie est encore onéreuse, ce qui n'est pas un problème en soi, au vu de la puissance et de l'immédiateté des interventions qu'elle permet. C'est un gain de temps, donc un gain d'argent. Quand bien même les matériels seraient moins onéreux, le coût du thermographe professionnel restera relativement élevé, puisqu'il apportera une compétence qualifiée et multi-technique.



LES APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE EN MAINTENANCE

1. La maintenance préventive aidée par thermographie

1.1. QUELQUES RAPPELS SUR LA TYPOLOGIE DE LA MAINTENANCE

La maintenance a été évoquée ci-dessus. Simplement quelques mots à ce sujet.

La maintenance corrective est effectuée après une défaillance due à une dégradation progressive ou catastrophique d'un composant, qu'il soit critique ou non dans une installation. La thermographie n'est pas impliquée, sauf en réception après travaux, pour vérifier l'état normal de l'installation après maintenance corrective. Vous n'avez donc pas besoin de thermographie si vous attendez que les dégradations conduisent à la défaillance, donc à l'arrêt de production ou à l'incendie, manifestations claires que des dégradations étaient en cours. Mais, désormais, la politique n'est plus d'attendre la panne : on cherche à la prévenir.
La thermographie sert à prévenir, non à guérir. La maintenance préventive a pour objectifs de programmer la période optimale pour effectuer les opérations de maintenance, les réparations, les remplacements et, ainsi, d'éviter le coût de défaillances majeures en détectant de façon précoce et suffisamment à temps une anomalie naissante ou la dégradation d'un composant qui pourrait conduire à une défaillance catastrophique. La maintenance préventive est soit systématique soit conditionnelle.
Lors d'opérations de maintenance systématique, la production est stoppée pour donner lieu à des entretiens, petites réparations et remplacements de pièces d'usure ou critiques, quand bien même des dégradations ne sont pas constatées ou ne sont pas à un stade suffisant pour imaginer qu'une défaillance puisse survenir. Les composants ont une durée de vie ou un temps moyen de bon fonctionnement spécifié par les constructeurs. La maintenance systématique concerne surtout des installations considérées comme stratégiques. Elle est onéreuse (arrêt de production, échange systématique de pièces...) et n'est pas nécessairement validée par le retour d'expérience. Elle n'est pas aidée par la thermographie.
La maintenance conditionnelle est subordonnée à un événement pré-déterminé révélateur de l'état de dégradation du bien : surveillance, contrôle, test, inspection et réparation. C'est le domaine de la thermographie qui aide précisément au diagnostic.
La maintenance conditionnelle est éventuellement prédictive lorsqu'elle programme systématiquement la surveillance d'équipements pour déterminer l'état réel des matériels lorsqu'ils fonctionnent. L'action est basée sur des analyses précises, des tendances, des paramètres de fonctionnement des matériels surveillés. Dans ce cas de prédiction, le cumul et le retour d'expérience sont primordiaux pour la maîtrise de cette prédiction.

1.2. PREVOIR, C'EST MESURER

La quantification est l'étape qui permet de déterminer un état de santé actuel ou conjoncturel : tel composant a de la fièvre, telle phase est en sous-intensité, tel isolant s'est détérioré, tel objet présente un risque de dégradation. La quantification des températures des objets, dès lors que leur dégradation n'est pas encore visible avec nos yeux ou nos autres sens, a donc un but préventif et conditionnel. La mesure permet de constater l'état actuel et, éventuellement, par des analyses annexes et un suivi périodique, de prévoir la suite de la vie de ce composant ou de cette installation.
Un début de dégradation ne se corrige pas seul, mais une intervention n'est pas nécessairement indispensable ; l'installation peut rester fonctionnelle avec un composant en cours de dégradation, même s'il y a un risque de perte de performances. Le composant est plus ou moins critique dans l'installation. Reste donc à déterminer l'urgence d'une action corrective avant la maintenance programmée. Une petite grippe ne vous empêche pas de travailler mais sera soignée ou suivie, vous prendrez les bonnes précautions pour ne pas l'envenimer. EDF fera passer plus de courant dans une autre ligne, si telle ligne HT présente un défaut. Il ne corrigera l'installation que lors d'une maintenance programmée ou dès lors que le défaut sera jugé trop important pour ne pas risquer une rupture de ligne et les pertes de consommation qui en sont la conséquence. Les arrêts de production sont donc programmés, ils ne doivent pas intervenir en dehors de notre volonté. Nous devons donc quantifier les états actuels et imaginer, par l'expérience, le retour d'expérience, ce qui va se passer, ou plutôt, ce qui se passerait si l'on ne surveillait pas l'évolution du comportement de l'équipement qui présente un état particulier pouvant être la source d'une défaillance.

1.3. MESURE, ECHAUFFEMENT, PUISSANCE, BILAN D'ENERGIE

La technique thermographique permet la mesure des températures au moyen d'une caméra qui mesure des rayonnements et d'un thermographe qui en déduit les températures.
Des mesures de températures, le thermicien déduira à son tour des bilans d'énergie et dira si des défauts sont importants dans une ligne de production et s'ils donnent lieu à des pertes financières qu'il vaut mieux compenser par une opération de maintenance ou d'amélioration par modification. La thermographie est donc également un outil privilégié dans la panoplie des outils du thermicien.
Nous répétons ici que la caméra thermique ne fait pas de mesures de températures, et que la thermographie ne fait pas de bilans thermiques ni de maintenance. Ce sont les hommes, thermographes de surcroît, qui, aidés par cet appareil et cette technique, mesurent et calculent les bilans.

L'échauffement d'un composant est dû à une puissance dissipée dans ce composant. Il s'ensuit un écart de température par rapport à un état normal connu servant de référence, dans des conditions d'exploitation maîtrisées et définies.
Mais la relation entre la puissance dissipée et la température n'est pas immédiate ou intuitive. Elle dépend de la "thermique" du composant, de ses matériaux, de ses volumes, de la conduction avec d'autres composants, de la convection et des rayonnements émis ou absorbés.
Ainsi, une sur-puissance de 1/2 watt peut détruire une résistance non dimensionnée pour accepter cette sur-puissance pendant une durée de plus de quelques dizaines de secondes. Le résultat est l'arrêt du TGV en pleine campagne. Il n'y a pas de problème de sur-consommation sur la caténaire. 1 W suffit à porter, de 20°C à 100°C, une résistance dimensionnée pour dissiper 1 W.
Ainsi, le défaut potentiel n'est pas nécessairement lié à une surconsommation qui serait mesurable sur le réseau. Ceci est le cas général des défauts des connexions électriques.
Il convient donc de différencier les phénomènes liés aux températures et les phénomènes liés à la consommation d'énergie (excès de puissance perdue dans un procédé, du fait de défauts, vis à vis de la puissance nominale perdue de façon maîtrisée et vis à vis de la puissance utile pour assurer le fonctionnement du procédé).
Tous les cas de figures existent donc entre des sur-températures excessives produites par de faibles dissipations de puissance et sur- ou sous-températures faibles produites par de fortes dissipations de puissance (extérieur d'un calorifuge en défaut sur de grandes surfaces).
Par ailleurs, nous avons déjà noté la nécessité de la mesure des températures absolues dès lors que les matériaux ou composants seront irrémédiablement dégradés en dessous ou en dessus de températures définies par leurs constructeurs.

1.4. LES INSTALLATIONS EN MAINTENANCE AIDEE PAR THERMOGRAPHIE

Toutes les installations électriques et électro-mécaniques, allant du transformateur HT, au moindre tableau de distribution dans les étages des bâtiments administratifs bénéficieront de l'apport de la thermographie. Il convient de s'assurer que les puissances transitées sont nominales.
En mécanique, les paliers de moteurs et arbres de transmission, les trains de roulements à billes sur les bandes transporteuses, les chaînes et courroies de transmission, les accouplements souples ou rigides ... seront observés par thermographie pour détecter l'insuffisance de lubrification, les mauvais alignements, les usures pouvant conduire au grippage et au blocage.
Sur les installations de thermique, conduites de fluides chauds ou froids, isolants, calorifuges et réfractaires, les pertes par dégradation des isolants, usures, fuites, mauvais joints, ponts thermiques, la thermographie pourra apporter sa puissance d'analyse, dans la mesure où les revêtements externes lui seront favorables.

1.5. LES PRINCIPALES ETAPES DE LA VIE DES INSTALLATIONS

La thermographie s'applique aux observations et mesures sur les installations neuves en cours de réception. Des défauts de conception ou de réalisation (sous-dimensionnement, erreur de conception, malfaçon...) peuvent être mis en évidence. On repérera également les environnements inadaptés aux installations.
La période de fin de garantie est également propice à l'évaluation des états (apparition des échauffements anormaux) et dégradations survenus en début d'exploitation des installations.
Durant ces périodes, le thermographe peut constater l'état de référence initial ("le point zéro") sur les installations en fonctionnement normal. Cette opération peut être assurée en cours d'exploitation des installations, si le thermographe n'est jamais passé par là : prévoir une intervention longue, les sources de défaillance sont très nombreuses. Le point zéro est important pour définir l'évolution de l'état des appareillages et des procédés.
Le suivi périodique prend la suite de l'opération point zéro.

1.6. CONCLUSION

Pour estimer l'état de santé d'une installation, et prévenir les risques (incendie, arrêt de production, etc...), il y a nécessité de voir et de mesurer : la thermographie permet donc d'assurer cette analyse quand l'état de santé est corrélé avec les températures, c'est à dire très souvent, en électricité, en électro-mécanique, en thermique, en mécanique.



2. Installations électriques, électro-mécaniques

2.1. COMPOSANTS DES INSTALLATIONS

Tous les composants d'installations électriques ou électro-mécaniques qui véhiculent de la puissance électrique et / ou la transforme en puissance mécanique sont sujets à des élévations de températures normales, nominales, dépendant des tensions, des courants, des déphasages entre tension et courant, des fréquences et des impédances diverses des circuits.
De ce fait, la thermographie peut déterminer des dysfonctionnements si le fonctionnement nominal est connu.

disjoncteur en visible disjoncteur en thermo
ILLUSTRATION 7

Défaut de connexion sur un disjoncteur. (Doc SPIE TRINDEL)


2.2. LES DEFAUTS DES INSTALLATIONS

Les défauts sont soit localisés, soit répartis, selon qu'il s'agit de composants ou de conducteurs. Un défaut réparti provient d'un défaut localisé dont les effets se répartissent tout au long de l'installation.
Un défaut de composant est aisément localisable sur le composant, mais un défaut réparti peut être de toute origine. C'est une analyse plus poussée qui déterminera la localisation du défaut induisant un défaut réparti.

Les connexions électriques
Défaut localisé. Toute connexion démontable est le siège de phénomènes physico-chimiques de surface, conduisant à une résistance de contact non nulle et parfois supérieure à la résistance des conducteurs aboutissant à ces connexions.
Les surfaces s'oxydent, les connexions se desserrent par vibration ou efforts électro-dynamiques, les résistances de contact augmentent et les connexions s'échauffent. La réparation consiste soit en un resserrage des connexions et vérification, soit en dépose, nettoyage, repose et vérification, soit, en cas d'usure forte, en un remplacement des éléments de connexion.

Les sur-intensités
Défaut réparti. Les conducteurs peuvent être le siège de sur-intensités non admissibles pour la tenue dans le temps des isolants ou pour les composants passant ces sur-intensités, ou non admissibles pour les supports, les goulottes, les chemins de câbles, ainsi que pour l'environnement chimique de certains sites (risque de dépasser le point d'éclair au passage des lieux de stockage de produits volatiles), etc...
Les sur-intensités sont dues à de mauvais équilibrages des consommations, à des consommations rajoutées en cours de vie de l'installation, à des surcharges de moteurs, à des défauts de composants d'extrémité, à une mauvaise conception, à la présence d'harmoniques ...
Une sur-intensité est vue par thermographie alors qu'elle peut se constater sur les appareils de mesure. Mais il faut bien distinguer, encore une fois, la sur-température de la sur-intensité. La thermographie s'intéresse à une sur-température, alors que la sur-intensité ne produit pas nécessairement une sur-température.
Une sur-intensité peut conduire à une meilleure visualisation des défauts latents des connexions.

Le déphasage courant-tension, ou cosf
Défaut réparti. La mesure de la seule puissance efficace délivrée sur une installation n'est pas suffisante. C'est l'intensité qui chauffe un conducteur, de par la relation P = R*I2. Il est donc essentiel de mesurer l'intensité efficace dans les conducteurs quand la thermographie révèle des échauffements anormaux de câbles.

Les déséquilibres entre phases
Défaut réparti. Sur les réseaux triphasés, le déséquilibre entre phases est manifeste par thermographie. Il est dû à une mauvaise répartition des charges sur les phases, à des déséquilibres de phases sur des moteurs en défaut, mais peut n'être que conjoncturel selon le fonctionnement des installations ou des compléments d'installations n'utilisant qu'une des phases. D'où l'intérêt de l'assistance des personnes du site qui connaissent les installations.

Les harmoniques
Défaut réparti. Si le dimensionnement des installations est réalisé pour un réseau à 50 Hz, les courants harmoniques générés par des moteurs en défaut, des régulateurs de puissance par thyristors, qu'ils soient à angle de phase ou à période entière, circulent à la périphérie des conducteurs et ce d'autant plus que la fréquence est élevée. On parle ici de courants harmoniques, mais certains peuvent être à des fréquences indépendantes de celle du réseau, comme sur des installations de puissance ne comportant pas de filtres et réjectant des fréquences propres sur le réseau. Selon la puissance à ces fréquences, le dimensionnement des conducteurs pour un courant efficace à 50 Hz peut être insuffisant. Les élévations de températures résultent de la réduction de la section utile des conducteurs. L'impédance ou la résistance (à une fréquence donnée) du conducteur augmente avec la fréquence. Il importe donc d'avoir une idée correcte de l'élévation normale de température due au passage d'une intensité efficace à 50 Hz, pour conclure, en cas d'observation d'une température trop élevée, à la probabilité de présence d'harmoniques. L'analyse électrique révélera le fait et la recherche de la cause pourra suivre.

Composants : sous-dimensionnement, dégradation, anomalie
Défaut localisé. Tout simplement, les composants peuvent présenter des défauts, soit de conception, soit de fabrication, soit à la suite de fonctionnement dans des conditions anormales ou extrêmes (cas des défauts répartis induisant des surcharges préjudiciables à la durée de vie du composant, cas des conséquences des courts-circuits, cas des composants en limite d'usure, ...). La dégradation des composants se poursuit dès lors, suite au retour en condition normale de fonctionnement.

Défaut d'isolement, courants de fuite, arc électrique
Les courants de fuite sont dûs à des dégradations d'isolants ou des courants de surface (contournement) lorsque les composants sont recouverts de poussières, utilisés en ambiance humide, etc... La première attitude logique est d'assurer un entretien préventif : nettoyage sous / hors tension. La thermographie peut ensuite déterminer, par une analyse fine, d'éventuels défauts d'isolement dans des composants soumis à la HT.

2.3. L'ANALYSE ELECTRIQUE

Nous avons vu le besoin de mieux analyser un défaut de fonctionnement quand le défaut est dit "réparti". Le défaut est en fait localisé mais est observable par ses conséquences sur une grande partie de l'installation.
L'analyse électrique peut se révéler indispensable pour déterminer l'origine des échauffements.

2.4. LES RISQUES LIES AUX ECHAUFFEMENTS

Le risque de sinistre est connu, puisque 30 % des incendies industriels sont d'origine électrique (selon les statistiques des compagnies d'assurance).
Le risque d'arrêt intempestif de production est important, surtout pour les entreprises fonctionnant en flux tendu. La remise en état des installations, la reprogrammation des automates, les reprises sur les produits en cours d'élaboration, les rebuts de production, le manque de qualité etc... sont des risques que les entreprises organisées veulent limiter.


3. Mécanique

3.1. COMPOSANTS DES INSTALLATIONS

Partout où il y a mouvement mécanique, il y a dissipation d'énergie dans la matière, par frottement entre pièces différentes, par frottements internes (contrainte de cisaillement, fatigue).

engrenageILLUSTRATION 8

Défaut d'engrenage.
Avant et après correction.
(Doc SPIE TRINDEL)
engrenage en thermo : défaut engrenage en thermo : défaut corrigé


3.2. LES DEFAUTS DES INSTALLATIONS

Les circuits de lubrification détériorés, bouchés, inadaptés.
Les paliers, les roulements à billes.
Les courroies et accouplements : mauvais alignement, frottement.
Les joints en frottement.
Les frictions aux embrayages ou accouplements lâches.
Structures sollicitées en vibration, en mouvement alternatif, en traction alternée, en rotation, etc...

3.3. ANALYSES COMPLEMENTAIRES

L'analyse vibratoire sur des moteurs ou des structures.
L'analyse des huiles.
L'analyse dimensionnelle pour l'alignement des accouplements.

3.4. LES RISQUES LIES AUX ECHAUFFEMENTS

Arrêt d'une chaîne de fabrication par blocage, casse ou dysfonctionnement d'un composant.
Baisse de qualité des produits.


4. Thermique : isolants et réfractaires

4.1. ECONOMIE D'ENERGIE ET / OU BILAN D'ENERGIE

Voir plus haut.

paroi de four ILLUSTRATION 9

Dégradation localisée de l'isolation sur une paroi de four.
(Doc SPIE TRINDEL)


4.2. SPECIFICITES DE LA THERMOGRAPHIE SUR INSTALLATIONS THERMIQUES

Par définition, les installations de thermique sont calorifugées afin d'éviter les pertes d'énergie (fluides chauds) ou les réchauffements par l'extérieur (fluides froids).
Elles présentent, de ce fait, une limitation naturelle pour l'inspection thermographique laquelle n'est pas très adaptée dans les cas où les rayonnements émis sont très faibles, et ce, par conception.
Le thermographe mettra en oeuvre ses connaissances et son expérience pour déterminer localement des écarts faibles de température apparente.
Les irrégularités sur les images thermiques sont à interpréter en tant que dérives, dégradations, dans la mesure où le thermographe sait qu'il est en situation délicate d'interprétation de ces images.
Dans les cas des calorifuges ou des isolants, les images thermiques se transforment difficilement en thermogrammes.
Très classiquement et sauf rares exceptions, il n'est donc pas question de quantifier des défauts et de faire des bilans énergétiques par thermographie sur ce type d'installations.

4.3. COMPOSANTS DES INSTALLATIONS

Isolants, calorifuges et leurs revêtements (difficile).
Ponts thermiques (facile).
Réfractaires (facile si non isolés).
Bâtiment (spécifique).

4.4. LES ANALYSES COMPLEMENTAIRES

La mesure des flux par fluxmètre peut se révéler intéressante dans une orientation de bilan d'énergie, mais la pose de fluxmètre sur des surfaces de faibles émissivités fausse complètement les mesures de températures.
La corrélation entre les thermogrammes des faces externes de réfractaire de four et l'épaisseur du réfractaire (par mesure de distance au laser) a été réalisée par certains opérateurs pertinents. Mais, si c'était là une tentative couronnée de succès, la méthode n'est pas applicable dans le cas général et il reste hautement aléatoire de déduire l'épaisseur des réfractaires au seul vu des thermogrammes. C'est un problème complexe de thermique.

4.5. LES RISQUES LIES AUX ECHAUFFEMENTS

Pertes d'énergie, fonctionnement en dessous des paramètres normaux, pertes de performances.
Risques de rupture de réfractaires et de perte de produit (métal, verre,...), risques humains.


5. Autres "contrôles"

5.1. LE CONTROLE DE PRODUITS ET DE PROCEDES

Les hommes de la maintenance ont souvent en charge, selon l'organisation des entreprises, les contrôles de fonctionnement des procédés élaborant les produits, ainsi que les travaux neufs. Ils sont en relation avec les responsables de la qualité.
Bien que cet article traite de maintenance, nous faisons une excursion dans le domaine du contrôle de procédés et de produits, sachant que les mesures dans ces domaines ne relèvent pas, usuellement, des mêmes appareillages ni des mêmes compétences que celles dont disposent les hommes de la maintenance.
Cette excursion a pour but de situer la place de la thermographie appliquée à la maintenance dans l'immensité des applications de la thermographie.
Le contrôle de produits et de procédés n'est également qu'une partie des applications, encore bien faible, de la thermographie.
Pour les emplois à poste fixe, son avenir est certain et il existe déjà des caméras "solid state", entièrement conçues à cet usage, bien que le marché ne démarrera que lorsque les caméras seront vendues à des prix abordables.

5.2. LE CONTROLE NON DESTRUCTIF (CND)

Il s'agit là d'un domaine spécifique d'emploi de la thermographie, entrant en fait en contrôle de produits. Nous en parlons pour indiquer que l'usage de l'expression "Contrôle Non Destructif" doit être réservé aux contrôles, hors situation d'exploitation, des matériaux et structures pouvant présenter des défauts survenant dans le processus de fabrication ou lors de leur utilisation (impact, délaminage, décollement, vieillissement, fatigue, défaut de surface, défaut d'épaisseur de traitement, ...).
La thermographie appliquée à la maintenance n'est absolument pas du contrôle non destructif, malgré la grande diffusion, à tort, de cette expression. En effet, la thermographie appliquée à la maintenance s'effectue lorsque les matériels et installations sont dans leurs conditions effectives d'exploitation. Les sollicitations sur les matériels ne surviennent pas dans le but de contrôler ces matériels mais dans le but de produire. De ce fait, il n'y a pas lieu de parler de contrôle "non destructif", même si l'exploitation peut être destructrice pour le matériel entrant dans l'installation.
Naturellement, la thermographie, en tant que technique non intrusive et applicable lorsque les matériels sont en fonctionnement normal, ne présente pas en soi la possibilité d'être ou de ne pas être destructrice.
Le contrôle non destructif est réservé à des spécialistes des matériaux et des structures.

5.3. ET TOUT LE RESTE ...

La figure suivante présente une topologie des applications de la thermographie. On comprendra ainsi que les applications de maintenance et de contrôle industriel sont une partie des vastes domaines où la thermographie est employée.

Typologie des applications de la thermographie
FIGURE 10

Typologie des applications de la thermographie.


REFERENCES

  • NF A 09-400. Thermographie infrarouge. Vocabulaire. Décembre 1991.
  • NF A 09-420. Thermographie infrarouge. Caractérisation de l'appareillage. Avril 1993.
  • NF A 09-421. Thermographie infrarouge. Méthodes de caractérisation de l'appareillage. Avril 1993.
  • NF X 10-023 ou EN 13187. Performances techniques des bâtiments. Détection qualitative des irrégularités thermiques sur les enveloppes de bâtiments. Méthode infrarouge. Juillet 1999.
  • NF X 60-010. Maintenance. Concepts et définitions des activités de maintenance. Décembre 1994.
  • NF X 07-001. Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie. Décembre 1994.
  • D. PAJANI. Ouverture des systèmes de thermographie. 1992. Revue "Métrologie pratique et légale" TOME 70. Nø11.
  • D. PAJANI. Mesure par thermographie infrarouge. 1989. 450 pages. ADD Editeur.
  • D. PAJANI. La thermographie infrarouge. LES TECHNIQUES DE L'INGENIEUR. Traité Mesures et Contrôles. R 2740 et R 2741. Avril 1985. Réactualisation 1992. Réactualisation 1994.
  • D 19 "Document Technique - Thermographie infrarouge – Contrôle des installations électriques." 22 p. Edition 03.1999.0. APSAD - CNPP ENTREPRISE.





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