Fondamentale nel conservare l’integrità dei supporti affrescati è il controllo assoluto del Delta di Umidità Relativa (ΔUR), definito come la differenza tra l’umidità relativa locale e quella di saturazione (URₛₐₜ) a temperatura costante. Tale variabile non è solo un indicatore ambientale, ma il motore principale dei fenomeni di migrazione salina all’interno del supporto calcareo: variazioni rapide e non controllate provocano cicli di assorbimento e desorbimento che generano tensioni interne capaci di fessurare la superficie pittorica e comprometterne la coesione strutturale. A differenza dei sistemi tradizionali, basati su misure puntuali e sporadiche, il monitoraggio distribuito e in tempo reale del ΔUR consente di intercettare variazioni prima che si traducano in danni irreversibili, soprattutto in ambienti storici dove microclimi variabili e materiali porosi amplificano i rischi.
Il relegato uso di termometri e igrometri a contatto, tipico delle pratiche di monitoraggio pre-tier 2, implica una visione frammentaria e poco rappresentativa delle dinamiche spaziali dell’umidità. Tali strumenti, distribuiti scarsamente e con frequenza di campionamento insufficiente, non cogliendo la stratificazione verticale o le correnti d’aria indotte da porte e finestre antiche, offrono dati insufficienti per prevenire la formazione di efflorescenze salini e la risalita di sali solubili lungo la matrice affrescata. Il Delta di UR, calcolato come UR locale minus URₛₐₜ, deve essere misurato continuamente e su scala fine, con risoluzione spaziale ≤ 2 metri, per garantire una sorveglianza efficace su scale temporali e spaziali rilevanti.
Gli ambienti storici, come chiese medievali o palazzi nobiliari italiani, presentano una complessità microclimatica unica: variazioni stagionali e diurne dell’umidità relativa possono oscillare fino al 20% in 24 ore, accentuate da fenomeni estremi come piogge improvvise, riscaldamento artificiale estivo e cali notturni. I materiali porosi – marmi, intonaci a calce, legni di sostegno – agiscono come spugne naturali, amplificando la sensibilità agli squilibri igrometrici. Gli affreschi, costituiti da pigmenti minerali legati su supporti calcarei, rispondono con estrema sensibilità a tali fluttuazioni: la soglia critica per la migrazione salina si colloca tra URₛₐₜ 70 e 85%, oltre la quale si innesca un processo di degrado accelerato.
Per affrontare questa sfida, il Tier 2 introduce una rete di sensori wireless multi-parametrici, la soluzione tecnologica più avanzata per il monitoraggio continuo e distribuito. Questi dispositivi, dotati di moduli capacitivi per UR, termistori per temperatura e sensori barometrici integrati, garantiscono precisione inferiore a ±1% di UR e risoluzione spaziale fino a 2 metri. La scelta del protocollo LoRaWAN è fondamentale: assicura copertura su larga scala, basso consumo energetico e immunità agli interferenze elettromagnetiche tipiche degli edifici antichi. Ogni nodo, posizionato strategicamente a intervalli di 50–100 m², raccoglie dati localizzati che, aggregati, creano una mappa dinamica del ΔUR in tempo reale.
Caratteristiche tecniche degli ambienti storici e loro impatto sul Delta di UR
Gli ambienti storici presentano una stratificazione microclimatica complessa, dove la geometria irregolare, l’esposizione variabile, la presenza di materiali porosi e la scarsa regolazione termoigrometrica creano zone di elevata eterogeneità. Le fessure, le nicchie e le aperture secondarie fungono da condotti per correnti d’aria, alterando flussi di umidità e concentrazioni di sali. L’UR locale può variare significativamente in pochi metri, con differenze rilevanti tra pavimento e soffitto fino al 15% a causa di stratificazioni verticali e effetti di camino. Le temperature, spesso più basse rispetto agli ambienti moderni, accentuano il rischio di condensazione interna, specialmente durante i periodi di riscaldamento.
| Parametro ambientale | Condizioni tipiche in affreschi storici | Rischio associato |
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| Umidità relativa (UR) | 60–85% (stagionale), fino al 20%/24h | Cicli di assorbimento/desorbimento |
| Temperatura | 12–18°C (variazioni notturne +2°C) | Tensioni termiche e migrazione salina |
| Pressione barometrica | Influenza ΔUR di ~2–4 hPa/10 hPa var | Modulazione dinamica di saturazione |
| Variazione spaziale ΔUR | ±3–8% tra zone adiacenti | Condizioni critiche in nicchie |
La presenza prolungata di UR > 85% favorisce la solubilizzazione dei sali (nitrati, solfati) nel supporto calcareo, che migrano verso la superficie e cristallizzano, esercitando pressioni interne che causano fessurazione e distacco. Al contrario, valori UR < 65% indeboliscono il legame tra pigmento e matrice, compromettendo la stabilità pittorica. La rete di sensori wireless, posizionata con attenzione a 1.2–2.5 m dal piano, consente di rilevare questi gradienti con precisione, intercettando variazioni prima che si traducano in danni visibili.
Fasi operative per l’installazione della rete di sensori wireless multi-parametrici
- Fase 1: Mappatura ambientale preliminare. Utilizzo di termografia a infrarossi e analisi fluidodinamica per identificare zone critiche: fessure, aperture non schermate, nicchie con scarsa ventilazione e zone di accumulo d’umidità (es. pavimenti umidi, soffitti bassi). Creare un modello 3D del microclima con rilievi laser o fotogrammetria per rilevare correnti d’aria e gradienti termici. Individuare almeno 3 punti di posizionamento primario e 1 secondario per garantire copertura rappresentativa.
- Fase 2: Scelta e configurazione hardware. Installare nodi LoRaWAN con moduli capacitivi UR, termistori a resistenza variabile, sensori barometrici e GPS/RTK per geolocalizzazione precisa (precisione ≤ 2 m). Configurare la frequenza di campionamento a 15 minuti per bilanciare dettaglio e durata batteria. Alimentare i nodi con batterie al litio ricaricabili a basse perdite, con sistema di risparmio energetico in standby.
- Fase 3: Posizionamento strategico. Montare i sensori su supporti modulari non invasivi: coll