IL MICROCLIMA DEL MUSEO E IL MONITORAGGIO DELL AMBIENTE

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1 IL MICROCLIMA DEL MUSEO E IL MONITORAGGIO DELL AMBIENTE A cura di: Paolo Mandrioli Paola De Nuntiis Chiara Guaraldi ISAC, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Bologna La conservazione preventiva nei musei: controllo e gestione degli ambienti e delle opere. Dalla teoria alla pratica. Bologna, 18/05/2009

2 SCHEMA DELLA PRESENTAZIONE TEORIA STRUMENTI PRATICA

3 Il microclima del museo Gli ambienti interni, chiusi o confinati, possono essere caratterizzati, come quelli esterni, attraverso parametri ambientali (fisici, chimici e biologici). I parametri vengono scelti in rapporto agli obiettivi che intendiamo raggiungere attraverso le misure che sono eseguite con apparecchiature specifiche e con procedure codificate.

4 Parametri fisici principali Il rilevamento dei parametri fisici ci permette di conoscere le caratteristiche microclimatiche di un ambiente. I parametri più frequentemente utilizzati sono: la temperatura l umidità dell aria la ventilazione la radiazione luminosa naturale e artificiale A questi parametri principali possiamo aggiungerne altri come: le vibrazioni la polverosità degli ambienti, ecc.

5 Temperatura è una grandezza di cui tutti abbiamo almeno la percezione fisica. si misura con uno strumento chiamato termometro. è una proprietà caratteristica dei corpi, dipende cioè dallo stato dell oggetto che al momento stiamo esaminando e non dalla sua storia precedente. varia in relazione alla temperatura dei corpi vicini (equilibrio termico). la misuriamo con diversi tipi di termometro e la esprimiamo in gradi Celsius ( C).

6 Strumenti di misura La temperatura è misurata con l impiego di numerosi tipi di termometro basati su diversi principi di funzionamento: termometri a liquido (mercurio e alcool) termometri a gas termometri a deformazione di metalli (termoigrografo) termometri a resistenza elettrica (Pt100) termometri a termocoppia termometria infrarosso

7 Calore Calore e quantità e flusso di calore Il calore è energia che viene scambiata fra corpi a temperatura diversa, in contatto o distanti fra loro, utilizzando i meccanismi di conduzione, convezione e irraggiamento. La quantità di calore non è una caratteristica del corpo ma è la caratteristica di un processo, misura cioè la quantità energia che entra o che esce dal corpo in un processo di scambio di energia termica. Oggetti a diversa temperatura, lentamente tenderanno a raggiungere un equilibrio fra loro.

8 Nella pratica Temperatura & Calore L isolamento termico degli edifici aiuta a limitare gli scambi di calore sia verso l esterno (durante l inverno) sia verso l interno (durante l estate) Rilevare la temperatura con strumenti adatti e con procedure corrette; non basarsi sulle sensazioni del nostro corpo per giudicare se un ambiente è troppo caldo o troppo freddo, troppo secco o troppo umido

9 Umidità Relativa L Umidità Relativa esprime il rapporto percentuale fra la quantità di vapor acqueo presente nell'aria e la quantità che, alla stessa temperatura, sarebbe necessaria perchè il vapore condensi in goccioline d'acqua. L'umidità è il parametro che maggiormente condiziona il biodeterioramento, che si verifica quando generalmente si raggiungono valori superiori al 65%.

10 Umidità Relativa La bassa umidità relativa deve essere considerata altrettanto pericolosa quanto l eccessiva umidità soprattutto quando sono presenti materiali nei quali l acqua entra a far parte della struttura del materiale stesso (cellulosa nella carta o nelle fibre del legno). Disidratati, questi materiali perdono la loro elasticità. L umidità relativa non è distribuita uniformemente in un ambiente, poiché è legata alla distribuzione della temperatura. Dove si verificheranno sensibili differenze di temperatura, come in prossimità di pareti, porte, finestre, sorgenti di calore, avremo sensibili variazioni di umidità relativa.

11 Strumenti di misura Sia la misura dell umidità che della temperatura possono essere eseguite con l impiego di numerosi tipi di igrometro e termometro basati su diversi principi di funzionamento: Igrometro a capello (UR) Lambrecht Termoigrografo meccanico Termometro digitale tascabile usato appoggiato e non in mano Termoigrometro mini-datalogger con 2 sensori T e UR interni, memorizza dati (Tinytag)

12 Strumenti di misura Psicrometro tipo Assman Particolarmente indicato come strumento di controllo e taratura di altri apparecchi di misura dell'umidità. Utilizzato per l'esatta misurazione della temperatura e dell'umidità relativa dell'aria con il metodo della differenza tra bulbo secco e bulbo umido. Entrambi i termometri sono ventilati tramite un motorino di aspirazione che garantisce una ventilazione costante minima di 2 m/s. Lo strumento viene corredato di una tabella psicrometrica per il calcolo dell'umidità relativa sulla base della differenza fra le due temperature e quella del bulbo bagnato.

13 T del bulbo bagnato Differenza tra le temperature dei due bulbi Cause e effetti di degrado 1/2 1 11/2 2 21/2 3 31/2 4 41/2 5 51/ CORSO DI FORMAZIONE, Pinacoteca Nazionale di Bologna, novembre

14 Strumenti di misura Psicrometro elettronico non viene utilizzato per misure continue a causa della necessità di rifornire il termometro bagnato di acqua. In questo tipo di strumento, generalmente collegato ad un datalogger (centralina), vengono resi disponibili i dati di temperatura asciutta (temperatura dell aria), temperatura bagnata, umidità relativa calcolata e temperatura di rugiada (calcolata). Tutte le misure sono utilizzabili sotto forma di file.

15 Nella pratica Umidità Il controllo dei valori di umidità relativa nei diversi ambienti del museo o dell archivio è una attività assolutamente prioritaria rispetto al controllo dell illuminamento e della temperatura. Le misure debbono essere effettuate in modo continuativo per poter costituire un archivio di dati indispensabili sia nella diagnostica che nella cura delle opere La scelta del tipo di strumentazione e della gestione delle misure è estremamente importante e va fatta consultandosi non solo con gli addetti commerciali ma anche con esperti del settore, all interno del museo o in esterno.

16 Illuminamento L'illuminamento è la quantità di radiazione luminosa che colpisce una superficie. Tutti gli ambienti adibiti all esposizione sono dotati di sistemi di illuminazione, naturali od artificiali. Non esistono sorgenti di luce che siano prive di effetti sulla conservazione di un bene artistico.

17 Radiazione luminosa La radiazione utile alla visione dell opera è quella del visibile, ma le altre componenti presenti sia nella luce naturale che in quella artificiale risultano comunque dannose perché energetiche.

18 Radiazione luminosa I danni provocati dalla luce sono variazioni di colore sbiadimento screpolamento cedimento dei supporti ingiallimento Inoltre il riscaldamento dell aria innesca la formazione di celle convettive che si formano sopra il corpo illuminato, che coinvolgono nei movimenti anche polveri e particelle biologiche che si depositeranno successivamente sulle superfici più fredde dell aria circostante.

19 Strumenti di misura Le misure della radiazione luminosa possono essere eseguite in illuminamento, radianza e luminanza, oltre alla misura della radiazione ultravioletta. La luce è caratterizzata da frequenza, intensità e direzione. Il posizionamento del sensore è critico e deve essere valutato attentamente per ottenere misure attendibili. Esistono strumenti portatili e non, per misure estemporanee e continue. Esposimetro fotografico per l illuminamento Fotoradiometro con differenti sonde per illuminamento (lux), radianza (W/m2, µw/cm2) e luminanza (cd/m2) Fotometro per radiazione ultravioletti

20 Nella pratica Luce Attenzione all azione dei raggi solari che entrando attraverso le finestre incidono direttamente sulle superfici all intensità dell illuminazione artificiale Controllare e misurare l intensità della luce prima della definitiva collocazione degli oggetti Utilizzare i sistemi di accensione a presenza ambientale per allungare la vita dell oggetto e risparmiare energia e denaro.

21 Nella pratica La progettazione dei sistemi di illuminazione deve essere trattata da operatori esperti. Spesso i criteri estetici di allestimento e quelli impiantistici prevalgono sulle regole della conservazione. Nella scelta della sorgente luminosa vanno considerate: - la quantità di luce che giunge sull oggetto - la qualità (spettro di emissione) della luce - il calore trasmesso e irraggiato sull oggetto.

22 Nella pratica Tipi di illuminazione lampade ad incandescenza lampade ad incandescenza ad alogeni lampade a scarica lampade fluorescenti diodi a emissione luminosa (LED) fibre ottiche

23 Nella pratica Tipo di lampada Vantaggi Svantaggi Incandescenza Fluorescenza Alogene Alogenuri metallici Sodio ad alta pressione (grandi ambienti e spazi aperti) LED (diodi a emissione luminosa) Costo d'acquisto basso Dimensioni contenute Ottimo indice di resa cromatica Regolazione possibile Elevata efficienza Lunga durata Sviluppo modesto di calore Possibile scegliere la temperatura di colore Costo di esercizio basso Elevata efficienza Lunga durata Ottimo indice di resa cromatica Piccole dimensioni Regolazione possibile Luce bianca brillante Elevata efficienza Lunga durata Buona resa cromatica Buon controllo ottico Costo di esercizio basso Elevata efficienza Lunga durata Buon controllo ottico Basso decadimento del flusso Costo di esercizio basso Luce pulita priva di componente IR e UV Scelta della temperatura di colore Assenza di costi di manutenzione Bassa tensione Lunga durata Costo d'acquisto basso Breve durata Elevati costi di esercizio Elevato sviluppo di calore Bassa efficienza Costo iniziale elevato Sensibile alla temperatura Controllo ottico limitato E' necessario un alimentatore Luce con componente UV Elevato sviluppo di calore E' necessario un alimentatore Luce con componente UV Costo iniziale elevato Lungo periodo di accensione E' necessario un alimentatore Elevato costo iniziale E' necessario un alimentatore Lungo periodo di accensione Bassa resa cromatica E' necessario un alimentatore

24 Ventilazione La ventilazione nelle sale espositive è indispensabile per avere la distribuzione uniforme della temperatura e della umidità. Non deve essere eccessiva (non superiore a 0.1 metri al secondo). Effettuata con aria filtrata per limitare la circolazione e deposizione di polvere. Lo stesso trattamento deve essere riservato ai depositi, spesso sottovalutati.

25 Strumenti di misura Per misurare il flusso d aria è necessario utilizzare strumenti di precisione come l anemometro a filo caldo.

26 Temperatura di Rugiada L'umidità relativa permette di conoscere quanto sia prossima la saturazione (100% di umidità), ma non fornisce direttamente l'effettiva quantità di vapore acqueo presente nell'aria. La temperatura del punto di rugiada fornisce questa informazione in modo diretto ed è la temperatura a cui l'aria umida dovrebbe essere raffreddata per raggiungere la saturazione. Se una superficie si raffredda fino a raggiungere la temperatura del punto di rugiada, su di essa il vapore presente nell aria comincerà a condensare formando un film di acqua liquida.

27 Strumenti di misura La temperatura del punto di rugiada non è un parametro misurato direttamente ma calcolato misurando la T aria e la UR aria. La misura della temperatura di rugiada serve a evidenziare fenomeni di condensa sulle superfici. Parete affrescata Foto nel visibile Termografia IR: temperatura di rugiada 4.9 C, area bianca.

28 Sistemi di monitoraggio Sono oggi disponibili sistemi di monitoraggio con sensori collegati via radio a un data-logger (centralina) che ne gestisce i tempi di misura, l archiviazione dei dati e la trasmissione dei dati ad un computer locale o a un centro di elaborazione remoto.

29 Sistemi di monitoraggio Vantaggi di questi sistemi: installazione del sistema meno onerosa, perché senza cavi scelta della collocazione dei sensori meno vincolata e possibilità di riposizionamento dei sensori in caso di modifica all allestimento degli ambienti ampliamento rapido della rete trasmissione a distanza

30 Sistemi di monitoraggio L impiego di questi sistemi di monitoraggio permette, se gestiti da personale interno competente o da società di servizi specializzate, l analisi dei dati microclimatici non limitata alla sola rappresentazione grafica dell andamento dei parametri misurati la redazione di rapporti in chiaro con i commenti relativi alle condizioni di conservazione degli oggetti, alle cause di anomalie microclimatiche e le raccomandazioni da seguire per ripristinare una corretta situazione le previsioni di rischio di danno ai materiali