Sviluppo e validazione di un modello numerico per la previsione delle condizioni termoigrometriche in una teca museale passiva

Cultural heritage performes a fundamental social and educational function for our culture: it has the role of passing on to posterity the memory and importance of historical events, of past civilizations, of thoughts and point of view belonging to those who have been before we were. Due to this burdensome task it is important to create the ideal conditions so that cultural assets can last for centuries. The environment itself is a great enemy of conservation: the non-homogeneity of the thermohygrometric conditions, the light, the vibrations and the contaminants present in the atmosphere mine the integrity of cultural heritage creating and favoring mechanisms that lead to degradation, fading of colors and breakdown of the structures. One of the techniques of preservation of movable cultural heritage, such as paintings, artifacts, written testimonies and in general antique objects, is the creation of a controlled microclimate in which the environmental conditions are ideal to guarantee the preservation and durability of the assets and works. The instrument used by this technique are the showcases with a controlled environment, able to guarantee the protection of their content from what is outside and at the same time to allow the public to appreciate and learn from what there is inside. This thesis, after having briefly dealt with the dynamics that lead to the degradation of cultural heritage and providing a general overview of microclimatic control techniques, introduces the study of a numerical model with the aim of ensuring the knowledge of the internal conditions in a passive type theca’s controlled environment, having as inputs the conditions external to it. Initially the mathematical model will be described through the hypotheses and equations used, then the numerical model developed in MATLAB® environment, explaining the logic, the merits and the limits. Finally, the tests carried out for the validation of the model, the tools used and the results obtained will be described, discussing their validity and the margins for improvement.

I beni culturali svolgono una funzione sociale ed educativa fondamentale per la nostra cultura: essi hanno il ruolo di tramandare ai posteri il ricordo e l’importanza di avvenimenti storici, di civiltà passate, dei pensieri e della visione del mondo di chi è stato prima che noi fossimo. Proprio per questo gravoso compito è importante creare le condizioni ideali affinché essi possano durare nei secoli. Grande nemico della conservazione è però l’ambiente stesso: la non omogeneità delle condizioni termoigrometriche, la luce, le vibrazioni e i contaminanti presenti nell’atmosfera minano alla integrità dei beni culturali materiali creando e favorendo meccanismi che portano al degrado, allo sbiadimento dei colori e alla rottura delle strutture. Una delle tecniche di conservazione dei beni culturali mobili, come quadri, manufatti, testimonianze scritte e in generale oggetti antichi, è la creazione di un microclima controllato in cui le condizioni ambientali siano quelle ideali a garantire la conservazione e la durabilità dei beni e delle opere. Lo strumento utilizzato da questa tecnica sono le vetrine, o teche, ad ambiente controllato, in grado di garantire la protezione del loro contenuto da ciò che c’è fuori e al contempo di permettere al pubblico di apprezzare e imparare da ciò che c’è dentro. Questa tesi, dopo aver brevemente affrontato le dinamiche che portano al degrado dei beni culturali e aver fornito una panoramica generale sulle tecniche di controllo microclimatico, introduce lo studio di un modello numerico con l’obbiettivo di garantire la conoscenza delle condizioni interne ad una teca ad ambiente controllato di tipo passivo, avendo come input le condizioni ad essa esterne. Inizialmente verrà descritto il modello matematico tramite le ipotesi e le equazioni utilizzate, successivamente il modello numerico sviluppato in ambiente MATLAB®, esplicitandone le logiche, i pregi e i limiti. Infine verranno descritte le prove effettuate per la validazione del modello, gli strumenti utilizzati e i risultati ottenuti discutendone la validità e i margini di miglioramento.