Rischio muffa con l’UR dell’80% in superficie, facciamo chiarezza

Il cosiddetto “rischio muffa”, indicato nel DM del 26/6/2015, che stabilisce di effettuare il calcolo in base alla norma UNI EN ISO 13788, ammettendo però la possibilità di avvalersi anche di simulazioni più sofisticate tramite metodi dinamici in base alla norma UNI EN 15026, si verifica quando l’Umidità Relativa in superficie è pari o superiore all’80%. Tuttavia, questo valore in determinati casi può essere fuorviante, vediamo insieme il perché.


Le condizioni limite per la formazione delle muffe visibili

Il metodo di calcolo previsto della norma UNI EN ISO 13788, comunemente definito come “metodo di Glaser”, prevede uno studio semplificato delle pressioni di vapore e di saturazione medie mensili attraverso tutti gli strati dell’elemento analizzato in regime stazionario. Invece, il metodo della norma UNI EN 15026 prevede un’analisi più dettagliata dei flussi del vapore, tenendo conto anche dei fenomeni igroscopici ma in regime transitorio cioè su base dinamica oraria. 

Le interazioni fra le muffe e gli ambienti nei quali queste si insediano, sono molto complesse e spesso i fenomeni coinvolti sono di difficile individuazione e comprensione. 

Quando si tratta il tema delle muffe, spesso si omette di precisare se queste siano o no visibili, cioè non si evidenzia il fatto che queste possano trovarsi in una delle tre diverse fasi del loro ciclo di vita: 

  • Germinazione;
  • Crescita visibile;
  • Sporulazione.

Ciascuna di queste tre fasi avviene in modo ottimale in un range ben preciso di condizioni termoigrometriche, diverso per ciascuna specie di muffa, che richiede tempi molto variabili in funzione dell’umidità, della temperatura e della disponibilità di nutrienti sulla superficie di insediamento delle muffe.

Ad oggi ancora non esiste un punto di vista univoco e condiviso su come e quanto i vari parametri elencati possano influenzarsi reciprocamente e sull’evoluzione dei fenomeni che da questi derivano. Ciò risulta evidente nei documenti e negli articoli pubblicati dai tecnici, ma anche da ricercatori e scienziati, compresi i testi di numerose istituzioni pubbliche e di varie associazioni di categoria a livello internazionale.

 

Rischio muffa con l’UR dell’80% in superficie, facciamo chiarezza

Fig. 1. -  Le muffe possono formarsi per diverse cause, le quali hanno spesso origine infiltrativa o condensativa.

 

Uno dei maggiori problemi riguarda l’errata convinzione da parte di quasi tutti gli addetti ai lavori, che esista un valore soglia dell’umidità relativa dell’aria interna, al di sotto del quale la muffa non possa svilupparsi sulle superfici. Diventa perciò necessario fare qualche precisazione sul tema così da favorire la comprensione dell’argomento in esame.

La possibilità di sviluppo delle muffe su una superficie dipende dalla quantità di umidità disponibile sulla superficie stessa, definita come “attività dell’acqua” (Aw).

L’attività dell’acqua indica la quantità di acqua libera (non di quella legata), rispetto a quella dell’acqua pura, disponibile sulla superficie per lo sviluppo delle attività biologiche, muffe comprese e si esprime con un valore adimensionale compreso fra 0 e 1. Il tema è di particolare interesse nella conservazione degli alimenti, dove da tempo immemorabile si utilizzano il sale e lo zucchero per evitare la proliferazione di microrganismi dannosi, con lo scopo appunto di “fissare” una certa quantità di umidità rendendola quindi non più disponibile per le attività biologiche delle muffe e dei batteri.
Oppure, si ricorre all’essiccamento che consiste nel ridurre sensibilmente l’umidità contenuta nei cibi, con lo scopo di evitare che possano essere attaccati dalle muffe e da altri microrganismi indesiderati. Un’altra esperienza quotidiana è quella che consente di limitare o di eliminare la formazione delle muffe conservando i cibi in frigorifero, infatti le muffe pur restando vitali, interrompono la loro attività biologica alle basse temperature, intorno a 0°C.

Ricordiamo che le muffe possono svilupparsi solo in queste condizioni:  

  • Presenza di una superficie solida, le muffe non possono crescere nell’aria o nell’acqua pura; 
  • Presenza di ossigeno; 
  • Umidità sufficientemente elevata; 
  • Minime quantità di nutrimento che possono ricavare anche dalla polvere depositata sulla superficie; 
  • Tempo sufficiente; 
  • pH in superficie compreso mediamente fra circa 4 e circa 8 
  • Temperature comprese in un range ben definito, solitamente fra 0 e 40°C. 

 

Lo sviluppo delle muffe in relazione all’umidità dipende dalla quantità di Aw disponibile sulla superficie e indirettamente anche da quella contenuta nell’aria circostante, in quanto esiste un naturale e continuo interscambio di vapore acqueo fra l’aria e la superficie in esame.

I parametri che definiscono la quantità di umidità sono diversi in funzione del mezzo considerato e interagiscono fra di loro in modo piuttosto complesso.

 

Parametri di riferimento in relazione all'umidità presente sui diversi mezzi

 

A parità di altre condizioni, l’Aw differisce per materiali diversi e non è uguale al contenuto di umidità del materiale (MC), inoltre, le varie specie di muffe prediligono dei range differenti di Aw per il loro sviluppo. L’attività dell’acqua sulle superfici è strettamente legata all’umidità relativa in equilibrio (ERH) del primo straterello d’aria che si trova  immediatamente a contatto con la superficie solida, che a sua volta può essere anche notevolmente diverso rispetto al valore dell’umidità relativa (RH o UR) dello stesso strato ottenuto dal calcolo.

 

Relazioni esistenti fra la RH dell’aria, l’ERH della superficie e la MC del mezzo poroso

Fig. 2. -  Relazioni esistenti fra la RH dell’aria, l’ERH della superficie e la MC del mezzo poroso. 

Per maggior precisione, l’umidità relativa dell’aria in superficie può essere calcolata oppure ottenuta tramite delle tabelle o graficamente mediante il diagramma psicrometrico, mentre l’umidità relativa in equilibrio, e quindi l’Aw devono essere misurate (anche se esistono dei metodi di calcolo piuttosto complicati e spesso imprecisi utilizzati solo per i prodotti alimentari).

 

I fattori che influenzano l’equilibrio 

In relazione all’umidità i materiali porosi si comportano in modo completamente diverso rispetto a quelli non porosi, a causa delle interazioni di superficie e dei fenomeni di assorbimento di umidità, che possono essere di tre tipi:  

  • Adsorbimento = processo per cui il vapore acqueo aderisce alla superficie solida dei pori;  
  • Absorbimento = processo nel quale il vapore acqueo si diffonde in un mezzo poroso e avviene con la penetrazione del fluido al suo interno; 
  • Chemiadsorbimento = fenomeno che non fa parte dello studio in analisi e riguarda un tipo di adsorbimento nel quale avviene una reazione chimica irreversibile tra la superficie e il fluido in esame. 

L'UR dell'aria è definita come il rapporto tra la pressione di vapore dell'aria in esame e la pressione di saturazione del vapore acqueo alla stessa temperatura. L'ERH di una superficie porosa è definita come l'UR dell'aria a contatto con la superficie che è in equilibrio con il suo ambiente.  

Quando si ottiene l'equilibrio, l'ERH (in percentuale) è uguale all'Aw moltiplicata per 100; cioè, ERH [%] = Aw × 100. Esempio: ERH 60% = Aw 0,6 
Questa corrispondenza è vera solo se il sistema è in equilibrio. Quando un mezzo poroso è esposto a un'umidità costante, il materiale tenderà a portarsi in equilibrio fino al raggiungimento dell'ERH, aumentando o riducendo il suo contenuto di umidità in funzione di diversi parametri che riguardano sia la natura del mezzo poroso che l’ambiente nel quale questo è inserito.  

Sui mezzi non porosi perciò non permeabili, i trasferimenti di umidità fra il materiale e l’aria circostante sono impediti, perciò, solo in questi casi l’RH è sempre uguale all’ERH.

I 5 livelli di porosità dei mezzi porosi

Fig. 3. -  I mezzi porosi possono avere cinque diversi livelli di saturazione delle loro porosità in funzione della quantità di molecole d’acqua o di vapore acqueo che aderiscono alle superfici solide dei pori e che ne riempiono i volumi. Ciascuno di questi livelli di saturazione determina delle interazioni complesse fra i materiali e l’aria che vi si trova a contatto. 

 

La migrazione dell'umidità influisce in modo significativo sulle proprietà fisiche e chimiche dei materiali.

Per misurare il valore di ERH occorre mettere a contatto del mezzo poroso un contenitore sigillato in modo da consentire all’umidità contenuta nell’aria e a quella del supporto di portarsi in equilibrio (Fig. 2). Se il mezzo poroso contiene più umidità rispetto a quella di equilibrio con l’aria, si instaura spontaneamente un flusso evaporativo che trasferisce il vapore dal mezzo poroso verso l’aria, se invece è l’aria a contenere maggiore umidità rispetto al valore di equilibrio rispetto al materiale, quest’ultimo tenderà ad assorbire vapore acqueo sempre con la tendenza all’equilibrio.

Il processo può richiedere anche molto tempo per raggiungere l’equilibrio, è fortemente influenzato dalla temperatura ed è soggetto a fenomeni di isteresi, cioè, al variare dell’umidità, il materiale tende a mantenere più facilmente le condizioni dalle quali proviene rispetto a quelle verso le quali sta evolvendo. È come se mantenesse la memoria della sua condizione precedente (Fig. 4).

Il contenuto di umidità Moisture Content (MC) è, semplicemente la quantità di umidità presente in un materiale e si misura di solito come percentuale in peso, in alcuni rari casi si usa l’unità di misura della percentuale in volume.

 

Curva di isteresi igroscopica del cartongesso a 23°C

Fig. 4. -  Curva di isteresi igroscopica del cartongesso a 23°C, si osserva che la curva di adsorbimento è più bassa rispetto a quella di desorbimento, ciò significa che quando il materiale inizialmente asciutto si trova nella fase di assorbimento dell’umidità, il punto di equilibrio a parità di temperatura e di umidità relativa, sarà più basso rispetto al materiale inizialmente umido che si trova nella fase di desorbimento.

 

Casi specifici e particolari 

In alcuni casi specifici, peraltro molto frequenti nell’edilizia, si verificano delle condizioni particolari che è opportuno conoscere e sottolineare. 

  • Sulle pareti perimetrali degli edifici riscaldati, nel regime invernale si instaurano spontaneamente dei flussi di vapore che attraversano le pareti dall’interno verso l’esterno, perciò “a uscire”. In questi casi il valore dell’ERH è più basso rispetto a quello dell’UR ottenuto dal calcolo, perché, sul primo straterello d’aria a diretto contatto con la superficie della parete si verifica una vera e propria “suzione” del vapore da parte del mezzo poroso. Il flusso di vapore “a uscire” tende quindi a ridurre la quantità di vapore in superficie. Questo spiega, almeno in parte, perché si ha maggiore formazione di umidità e condensa sui ponti termici costituiti da materiali meno porosi e permeabili come ad esempio il calcestruzzo armato, dove invece il valore dell’ERH tende ad essere più vicino o addirittura identico a quello dell’UR come appunto avviene sui supporti impermeabili.

 

[...] L'ARTICOLO CONTINUA

Si parlerà di altri casi specifici, delle misurazioni dell'attività dell'acqua, definzioni dell'attività idrica, il Time of Wetness, oltre alle riflessioni conclusive sull'argoemento.

 


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