Illuminotecnica - Illuminazione delle opere d arte

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1 Massimo Garai - Università di Bologna Illuminotecnica - Illuminazione delle opere d arte Massimo Garai DIN - Università di Bologna Massimo Garai - Università di Bologna 1 Principi generali La luce è essenziale per la fruizione delle opere d arte La luce è una delle cause dei processi di degrado della maggior parte delle opere d arte necessario bilanciare la corretta illuminazione con le esigenze di conservazione delle opere Rispettare tipologia, cromaticità e direzionalità della luce pensata dall artista (quando nota) Massimo Garai - Università di Bologna 2 Illuminazione delle opere d arte 1

2 Massimo Garai - Università di Bologna Esempio Caravaggio: Vocazione di san Matteo ( ) Massimo Garai - Università di Bologna 3 Illuminamento E: Compromesso tra esigenze di apprezzamento visivo e buona conservazione delle opere Sbiadimento dei colori causato da: Radiazioni UV: filtrabili Radiazioni visibili «corte» (viola, blu, inizio della banda verde): non sono radiazioni filtrabili, pena una inammissibile perdita di resa cromatica Radiazioni IR: riscaldamento, minimizzabile ma non eliminabile Massimo Garai - Università di Bologna 4 Illuminazione delle opere d arte 2

3 Massimo Garai - Università di Bologna Valori massimi raccomandati Gruppo Materiali Illlumin. (lx) 1. Insensibili Materiali stabili: metalli, pietre, vetri, ceramiche, smalti 2. Relativamente insensibili 3. Moderatamente sensibili 4. Estremamente sensibili Dipinti a olio e tempera, affreschi, pelle e legno non tinti, corna, ossa, avorio, lacche Costumi, acquarelli, pastelli, arazzi, stampe e disegni, manoscritti, pelle tinta, campioni organici Seta, coloranti effimeri, giornali, fotografie, stampe a colori Esposizione energetica (lx c h/anno) (200) Nessun limite (evitare riscaldamento eccessivo) Massimo Garai - Università di Bologna 5 Uniformità dell illuminamento U: Richiesta per oggetti con superfici piane Per oggetti tridimensionali (statue, bassorilievi, altorilievi) è generalmente utile una marcata disuniformità dell illuminamento, per far risaltare la forma dell oggetto Per dipinti e affreschi osservabili con sguardo d assieme: Massimo Garai - Università di Bologna 6 Illuminazione delle opere d arte 3

4 Massimo Garai - Università di Bologna Uniformità dell illuminamento U: È importante anche la variazione graduale dell illuminamento E 0,30 è la differenza di illuminamento tra due punti distanti tra loro 0,30 m in qualunque direzione Se esistono zone con forti differenze di fattore di riflessione, prevedere valori massimi di E sulle zone scure e valori minimi sulle zone chiare Massimo Garai - Università di Bologna 7 Esempio Museo di Buenos Aires Troppa disuniformità d illuminamento tra opere e sfondo Dominanza cromatica verde delle pareti Massimo Garai - Università di Bologna 8 Illuminazione delle opere d arte 4

5 Massimo Garai - Università di Bologna Esempio Museo di Grenoble Illuminazione naturale e artificiale integrata Colori chiari sullo sfondo Massimo Garai - Università di Bologna 9 Resa cromatica R a : Deve essere adeguata all oggetto illuminato Oggetti policromatici sorgenti del gruppo 1A Oggetti monocromatici, statue, ecc. sorgenti del gruppo 1B Casi intermedi (mosaici, vetri policromi, ecc.) sorgenti del gruppo 1B L indice di resa cromatica esprime una specie di media su di un limitato numero di campioni verificare che la distribuzione spettrale corrisponda a quella delle tinte dell oggetto da illuminare Massimo Garai - Università di Bologna 10 Illuminazione delle opere d arte 5

6 Massimo Garai - Università di Bologna Gruppo CIE 1A R a 90 Luce naturale, LED, lampade ad alogeni, lampade ad incandescenza, lampade fluorescenti pentafosforo Gamma R a Sorgenti luminose Applicazioni 1B 80 R a < 90 Luce naturale, LED, Lampade fluorescenti trifosforo, lampade ad alogenuri (verificare l idoneità della distribuzione spettrale) Dipinti, affreschi arazzi, tappeti Mosaici, intarsi lapidei, vetri policromi, oggetti monocromatici, statue Massimo Garai - Università di Bologna 11 Tonalità di luce: Correlare la temperatura di colore della sorgente con la composizione cromatica degli oggetti Criterio di massima: Oggetti con tonalità prevalenti calde ( > 565 nm): luce con 2500 K T CP 3500 K Oggetti senza tonalità prevalenti (neutre): luce con 3500 K T CP 5300 K Oggetti con tonalità prevalenti fredde ( < 565 nm): luce con 5300 K T CP 6000 K Massimo Garai - Università di Bologna 12 Illuminazione delle opere d arte 6

7 Massimo Garai - Università di Bologna Abbagliamento: Valgono le regole generali per l illuminazione d interni Indice d abbagliamento UGR 19 Sorgenti luminose nel campo visivo con luminanza contenuta Lampade: schermature Soffitto luminoso: L 500 cd/m 2 se 45 Massimo Garai - Università di Bologna 13 Luminanza (cd/m 2 ) Sorgenti non schermate min 1 < L 20 Lampade fluorescenti lineari < L 50 Lampade compatte < L 500 Lampade ad alogenuri con ampolla diffondente L > 500 Lampade ad alogenuri, lampade ad alogeni, LED Massimo Garai - Università di Bologna 14 Illuminazione delle opere d arte 7

8 Massimo Garai - Università di Bologna Massimo Garai - Università di Bologna 15 Abbagliamento: Angoli di vista degli apparecchi illuminanti Massimo Garai - Università di Bologna 16 Illuminazione delle opere d arte 8

9 Massimo Garai - Università di Bologna Abbagliamento: Valori limite di luminanza Vista longitudinale Alette 3 cm Vista trasversale Alette > 3 cm Massimo Garai - Università di Bologna 17 Resa del contrasto: Ha importanza soprattutto per oggetti con superficie piana e lucida (dipinti ad olio, quadri protetti da una lastra di vetro, ecc.) Evitare che la direzione di maggior riflessione (al limite speculare) possa coincidere con quella di osservazione Altrimenti si forma una «macchia luminosa» che annulla i contrasti cromatici Massimo Garai - Università di Bologna 18 Illuminazione delle opere d arte 9

10 Massimo Garai - Università di Bologna Resa del contrasto: D: riflessione diffusa S: riflessione speculare SD: riflessione semidiffusa I comportamenti S e SD creano una macchia luminosa sulla tela in A Massimo Garai - Università di Bologna 19 Resa del contrasto: Esempi di disposizioni corrette dei centri luminosi Massimo Garai - Università di Bologna 20 Illuminazione delle opere d arte 10

11 Massimo Garai - Università di Bologna Resa del contrasto: Posizione critica dei lucernari NO Massimo Garai - Università di Bologna 21 Resa del contrasto: Posizione critica delle finestre NO Massimo Garai - Università di Bologna 22 Illuminazione delle opere d arte 11

12 Massimo Garai - Università di Bologna Esempio - North Carolina Museum of Art, Raleigh (USA) Integrazione luce naturale e artificiale Massimo Garai - Università di Bologna 23 Esempio - North Carolina Museum of Art, Raleigh (USA) La luce naturale attraverso le vetrate ed i lucernari fornisce il 50% dell illuminamento necessario Massimo Garai - Università di Bologna 24 Illuminazione delle opere d arte 12

13 Massimo Garai - Università di Bologna Esempio - Palazzo Schifanoia, Sala dei Mesi, Ferrara Le 28 colonnine integrano le sorgenti luminose artificiali. Il cordone è anche cavo di alimentazione. Circa 150 lx sugli affreschi. Massimo Garai - Università di Bologna 25 Esempio Musée Magritte Bruxelles Dipinti su fondo scuro illuminati da fasci di luce sagomata. Percorso individuato da faretti che forniscono anche l illuminazione d ambiente Massimo Garai - Università di Bologna 26 Illuminazione delle opere d arte 13

14 Massimo Garai - Università di Bologna Effetto di rilievo degli oggetti tridimensionali: L illuminazione deve consentire l apprezzamento della forma illuminazione direzionale Oggetti ad altezza < altezza occhi: dall alto Oggetti ad altezza > altezza occhi: dal basso Orientamento dipendente dalla forma dell oggetto, dalla disposizione dei suoi rilievi e incavi Per leggere anche le parti in ombra: seconda illuminazione, più debole (rapporto 5:1) Iscrizioni e simili con illuminazione radente Massimo Garai - Università di Bologna 27 Esempi Massimo Garai - Università di Bologna 28 Illuminazione delle opere d arte 14

15 Massimo Garai - Università di Bologna Esempio Nella sala, mantenuta all ombra, i faretti mettono in risalto i particolari più importanti Massimo Garai - Università di Bologna 29 Esempio Massimo Garai - Università di Bologna 30 Illuminazione delle opere d arte 15

16 Massimo Garai - Università di Bologna Esempio Massimo Garai - Università di Bologna 31 Esempio Massimo Garai - Università di Bologna 32 Illuminazione delle opere d arte 16

17 Massimo Garai - Università di Bologna Distribuzione delle luminanze: Le opere esposte sono il punto focale, per cui la loro illuminazione deve essere maggiore di quella dell ambiente Il piano di calpestio va illuminato solo con il livello necessario alla movimentazione Massimo Garai - Università di Bologna 33 Protezione delle opere d arte: Il grado di vulnerabilità delle opere d arte dipende da 1. Potenza delle radiazioni incidenti (W/m 2 ) 2. Distribuzione spettrale delle radiazioni 3. Sensibilità spettrale dei materiali 4. Durata dell esposizione Legge di reciprocità: il danno dipende dal prodotto della potenza globale delle radiazioni per il tempo di esposizione, a parità di distribuzione spettrale e sensibilità spettrale Massimo Garai - Università di Bologna 34 Illuminazione delle opere d arte 17

18 Massimo Garai - Università di Bologna Protezione delle opere d arte: Cause di danno dovute alle sorgenti luminose 1. Lunghezza d onda «corta» UV-C nm UV-B nm UV-A nm Visibile viola-blu nm 2. Componenti nell infrarosso 3. Irradiazione globale (W/m 2 ) 4. Durata dell esposizione Massimo Garai - Università di Bologna Assorbimento spettrale della superficie due superfici apparentemente uguali si possono comportare differentemente, per esempio se sono lucide o opache 6. Risposta spettrale del ricevitore attitudine del materiale a deteriorarsi per effetto delle radiazioni a diverse lunghezze d onda Massimo Garai - Università di Bologna 36 Illuminazione delle opere d arte 18

19 Massimo Garai - Università di Bologna Fenomeni di degrado dovuti a UV e visibile: Scolorimento di pigmenti colorati e fibre tessili Screpolamento delle vernici Scollamento degli strati pittorici Cedimento dei supporti Perdita di resistenza meccanica delle fibre Fenomeni di degrado dovuti a IR: Aumento di temperatura della superficie Dilatazioni termiche e tensioni meccaniche da punto a punto Riduzione dell umidità dell aria e dunque alterazioni di carta, legno, avorio, ecc. Massimo Garai - Università di Bologna 37 Danneggiamento relativo: D r è il danneggiamento relativo D f è il fattore di danno specifico di un impianto di illuminazione per illuminamento e tempo di esposizione unitari E è l illuminamento (lx) fornito nel tempo t (ore) Massimo Garai - Università di Bologna 38 Illuminazione delle opere d arte 19

20 Massimo Garai - Università di Bologna Fattore di danno specifico: Si assume convenzionalmente che il danno unitario sia quello delle radiazioni a 380 nm Ciò spiega il termine danneggiamento relativo D f serve a confrontare diversi sistemi di illuminazione, ma non a conoscere il danno reale, che dipende anche dai materiali di cui l opera è fatta Massimo Garai - Università di Bologna 39 Sorgente Fattore di danno D f Vetro chiaro 6 mm Vetro inattinico 6 mm Vetro stratificato 2x6 mm con pellicola UV Alogena dicroica 0,040 0,031 0,029 Incandescenza 0,062 0,041 0,033 Fluorescente T cp = 3000 K, R a = 94 Fluorescente T cp = 5400 K, R a = 93 0,044 0,035 0,034 0,534 0,147 0,129 Massimo Garai - Università di Bologna 40 Illuminazione delle opere d arte 20

21 Massimo Garai - Università di Bologna Fattore di danno specifico: Nel caso che la luce emessa dalla sorgente avente fattore di danno D f ( ) sia filtrata con fattore di trasmissione ( ) (finestra) e riflessa con fattore di riflessione ( ) (parete) Massimo Garai - Università di Bologna 41 Fattore di danno specifico: In pratica è sufficiente discretizzare la valutazione degli integrali con passo = 50 nm Massimo Garai - Università di Bologna 42 Illuminazione delle opere d arte 21

22 Massimo Garai - Università di Bologna Esposizione energetica: Prodotto dell illuminamento medio in esercizio per tempo di esposizione (in ore) per un fattore correttivo Il fattore correttivo è il rapporto tra il fattore di danno dell illuminazione impiegata e quello di riferimento (lampada ad incandescenza protetta da vetro inattinico 6 mm: D f,rif = 0,041) Massimo Garai - Università di Bologna 43 Valori massimi raccomandati Gruppo Materiali Illlumin. (lx) 1. Insensibili Materiali stabili: metalli, pietre, vetri, ceramiche, smalti 2. Relativamente insensibili 3. Moderatamente sensibili 4. Estremamente sensibili Dipinti a olio e tempera, affreschi, pelle e legno non tinti, corna, ossa, avorio, lacche Costumi, acquarelli, pastelli, arazzi, stampe e disegni, manoscritti, pelle tinta, campioni organici Seta, coloranti effimeri, giornali, fotografie, stampe a colori Nessun limite (200) Esposizione energetica (lx c h/anno) Nessun limite (evitare riscaldamento eccessivo) Massimo Garai - Università di Bologna 44 Illuminazione delle opere d arte 22

23 Massimo Garai - Università di Bologna Se vengono facilmente raggiunti i valori raccomandati di esposizione energetica annua massima, si può limitare l esposizione al pubblico con: Restrizioni d orario Sistemi a gettone Sensori di presenza Separazione dell illuminazione d emergenza e per manutenzione e pulizie da quella per le opere I flash fotografici vanno evitati ( 600 lx c s 0,17 lx c h) Massimo Garai - Università di Bologna 45 Sorgenti luminose Contenuto di UV ( W/lm) Luce diurna Lampade ad incandescenza (tungsteno) Lampade ad alogeni Lampade fluorescenti Lampade ad alogenuri LED < 5 Massimo Garai - Università di Bologna 46 Illuminazione delle opere d arte 23

24 Massimo Garai - Università di Bologna Radiazioni UV: Si ritiene soddisfacente un livello di radiazioni UV (< 400 nm) 10 W/lm Le sorgenti luminose che non rispettano il requisito vanno filtrate nell UV Le fibre ottiche tagliano le radiazioni sotto i 315 nm, ma vanno filtrate tra 315 nm e 400 nm Massimo Garai - Università di Bologna 47 impiantistici Stabilizzazione e variazione della tensione elettrica (per lampade ad alogeni) Normalizzazione delle tipologie di sorgenti luminose Scelta di apparecchi d illuminazione con puntamento, messa a fuoco e blocco meccanico Posizioni degli apparecchi d illuminazione facilmente raggiungibile senza rischio per le opere esposte Telesegnalazione delle lampade guaste Identificazione delle lampade Manutenzione programmata Massimo Garai - Università di Bologna 48 Illuminazione delle opere d arte 24

25 Massimo Garai - Università di Bologna impiantistici Massimo Garai - Università di Bologna 49 Cappella Sistina Pianta rettangolare 40,23 x 13,41 m, altezza 20,70 m Volta a botte ribassata Voltine di scarico in corrispondenza delle 12 finestre Costruzione: (Sisto IV) Affreschi della volta: Michelangelo, Giudizio universale: Michelangelo, Pareti: affreschi di Botticelli, Perugino, Pinturicchio, Ghirlandaio, Luca Signorelli, Pietro di Cosimo, ecc. Visitatori: 6 milioni/anno, con punte di /giorno Nuova illuminazione realizzata nel 2014 (LED4ART) Massimo Garai - Università di Bologna 50 Illuminazione delle opere d arte 25

26 Massimo Garai - Università di Bologna Cappella Sistina Massimo Garai - Università di Bologna 51 Cappella Sistina (da «Luce» 310/2014) Fase di studio Valutazione delle criticità dell impianto di illuminazione esistente per procedere alla definizione di soluzioni progettuali migliorative Modello per la simulazione delle condizioni di luce naturale in qualsiasi ora, periodo dell anno e condizione metereologica, per definire l illuminazione migliore anche in presenza di luce naturale Misurazioni in situ per validare i risultati Massimo Garai - Università di Bologna 52 Illuminazione delle opere d arte 26

27 Massimo Garai - Università di Bologna Cappella Sistina Fase di progetto Definizione, insieme alla Commissione di Esperti dei Musei Vaticani, della quantità, qualità cromatica e livelli di uniformità della luce sugli affreschi Simulazioni su modelli 3D per definire gli standard prestazionali degli apparecchi di illuminazione, sviluppati appositamente Verifiche illuminotecniche in loco sulle prestazioni dei prototipi per l ottimizzazione finale del sistema Massimo Garai - Università di Bologna 53 Cappella Sistina Illuminazione degli anni 80 Illuminazione generale diffusa: apparecchi dietro le finestre, accesi durante l orario di visita Illuminazione di gala: a. apparecchi sia dietro le finestre sia all interno, accesi solo in occasioni speciali b. apparecchi sulla balaustra interna, dedicati all illuminazione del pavimento per le occasioni di gala Massimo Garai - Università di Bologna 54 Illuminazione delle opere d arte 27

28 Massimo Garai - Università di Bologna Cappella Sistina Modello di simulazione 3D L orientamento della Cappella Sistina sull asse Est- Ovest determina uno squilibrio della luce naturale, che illumina più la parete Nord rispetto alla parete Sud L effetto è più marcato nel periodo invernale, quando il sole è più basso sull orizzonte Diffondere la luce naturale attraverso i vetri per dare un contributo uniforme all illuminazione generale diffusa Massimo Garai - Università di Bologna 55 Cappella Sistina Obiettivi del progetto Buona visione d insieme dello spazio e delle opere pittoriche attraverso l equilibrio delle luminanze Alta qualità cromatica, senza privilegiare singoli dettagli Invisibilità degli apparecchi di illuminazione Definizione di due soli scenari: museale con luce diffusa omogenea per le visite ordinarie e di gala Massima attenzione ai rischi per la conservazione delle opere Massimo Garai - Università di Bologna 56 Illuminazione delle opere d arte 28

29 Massimo Garai - Università di Bologna Cappella Sistina Corpi illuminanti V400 per volta e Quattrocentisti Posizionati sopra il marcapiano (h = 10 m) Angolo d inclinazione massimo di 35 per rimanere invisibili 60 lx su pareti e volta Alta uniformità, digradante verso il basso e verso le pareti laterali corte (Giudizio Universale) 38 apparecchi x 120 W = 4,6 kw Massimo Garai - Università di Bologna 57 Cappella Sistina Schema di distribuzione dei flussi luminosi Illuminazione museale Illuminazione di gala Massimo Garai - Università di Bologna 58 Illuminazione delle opere d arte 29

30 Massimo Garai - Università di Bologna Cappella Sistina Schema di distribuzione dei livelli di illuminamento Massimo Garai - Università di Bologna 59 Cappella Sistina Schema di apparecchio di illuminazione di gala a pavimento in posizione di parcheggio (a) e in posizione operativa (b) Massimo Garai - Università di Bologna 60 Illuminazione delle opere d arte 30

31 Massimo Garai - Università di Bologna Cappella Sistina Spettro di emissione Miscelazione di LED con spettri differenti Prove sui pigmenti e i loro spettri di riflessione (280 campioni) per evitare aberrazioni cromatiche Temperatura di colore 3500 K R a = 95 (prima era 70) Eliminazione delle componenti infrarosse e ultraviolette e limitazione delle componenti blu Prove a 1500 lx su pigmenti stesi a secco per verificare l assenza di degrado fotochimico Massimo Garai - Università di Bologna 61 Cappella Sistina Spettri di emissione Massimo Garai - Università di Bologna 62 Illuminazione delle opere d arte 31

32 Massimo Garai - Università di Bologna Cappella Sistina prima dopo Massimo Garai - Università di Bologna 63 Cappella Sistina prima dopo Massimo Garai - Università di Bologna 64 Illuminazione delle opere d arte 32

33 Massimo Garai - Università di Bologna Cappella Sistina prima dopo Massimo Garai - Università di Bologna 65 Cappella Sistina Risparmio energetico Vecchio impianto: i vetri delle finestre con filtro diffondente avevano un coefficiente di trasmissione pari a 0,25 (75% della luce persa) Vecchio impianto: assorbimento totale di 66 kw Nuovo impianto: assorbimento totale di 7,5 kw Nuovo flusso luminoso superiore al vecchio Massimo Garai - Università di Bologna 66 Illuminazione delle opere d arte 33

34 Massimo Garai - Università di Bologna Illuminotecnica - Illuminazione delle opere d arte Fine Massimo Garai DIN - Università di Bologna Massimo Garai - Università di Bologna 67 Illuminazione delle opere d arte 34

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