Novembre/Dicembre 2013
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Automazione e Strumentazione
UTILITY
tecnica
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città (gas di cokeria) favorisce l’impiego
dei contatori di gas con il doppio scopo di
tenere sotto controllo il processo stesso di
produzione del gas (efficientamento della
cokeria) e di determinare i consumi di gas
all’utenza servita.
Si può comunque affermate che lo svi-
luppo del contatore gas, sin dall’inizio,
abbia preceduto (di svariati anni) lo svi-
luppo del contatore idrico. Tale
gap
,
sebbene di origine ottocentesca, rimane
tutt’oggi.
Il fatto che il contatore gas sia nato prima
di quello dell’acqua può a prima vista
apparire curioso, visto il carattere origina-
riamente “primitivo” dell’acqua rispetto a
quello del gas.
In realtà, invece, non c’è da stupirsi per-
ché la prevalenza del gas sull’acqua trae le
sue origini innanzitutto da motivi econo-
mici e di contesto sociale (sfruttamento del
gas per fini commerciali, rispetto al ruolo
dell’acqua nativamente “pubblico”). In
particolare, il gas coke per illuminazione,
essendo un prodotto industriale, ha un
suo costo di produzione legato anche agli
investimenti necessari per realizzare tali
impianti: ne scaturisce l’esigenza di una
attenta determinazione (misura) dei quan-
titativi di gas prodotti e venduti per l’ido-
nea ed appropriata riscossione economica.
Successivamente, lo sfruttamento dei gia-
cimenti sotterranei di gas naturale rende-
ranno obsolete le officine di
cokeria
, ma
rimarranno centrali le esigenze di misura
del gas estratto, trasportato, distribuito ed
utilizzato.
Il primato temporale del contatore del gas
su quello dell’acqua è anche spiegabile
con le conoscenze scientifiche dell’epoca:
le leggi fondamentali dei gas sono state
scoperte già da Boyle-Mariotte nel 1662
(a temperatura costante, la pressione di un
gas perfetto è inversamente proporzionale
al suo volume), rispetto alle leggi fonda-
mentali dell’idrodinamica, scoperte da
Daniel Bernoulli nel 1738. Nel 1807, Gay
Lussac completa le leggi fondamentali dei
gas, correlando -a pressione costante- il
volume di un gas alla sua temperatura, in
maniera lineare.
I primi sviluppi dei contatori d’utenza
Si possono individuare due aspetti tecnici
per un generico contatore d’utenza:
il prin-
cipio fisico di misura
(sulla cui scelta si
basano le caratteristiche metrologiche di
accuratezza e affidabilità nel tempo);
la
tecnologia realizzativa
(soluzioni tecniche
e materiali utilizzati).
Un generico contatore tradizionale è costi-
tuito da tre stadi: la
camera di misura
vera
e propria (primo stadio); il
sistema di tra-
smissione
(secondo stadio),detto anche
orologeria, che ha lo scopo di trasmettere
all’unità di lettura il movimento dell’or-
gano di misura presente nel primo stadio;
il totalizzatore
o
unità di lettura
(terzo sta-
dio).
Il “cuore” di un contatore è dunque rappre-
sentato dall’elemento primario o camera
di misura che realizza il principio fisico
di funzionamento del misuratore. Al di là
del principio fisico di misura che caratte-
rizza il primo stadio, c’è da osservare che
le tecnologie e le soluzioni adottate per il
secondo e per il terzo stadio sono simili
e condivise tra i contatori acqua e gas. In
sostanza l’orologeria è costituita da una
serie di ingranaggi (rotismi, ingranaggi,
leverismi) che hanno lo scopo di ridurre
(rapporto di riduzione di velocità) e tra-
smettere a valle il movimento dell’organo
principale di misura. Analogamente, il
totalizzatore o visualizzatore (sia a lan-
cette che a rulli o tamburelle) dei contatori
d’utenza tende ad assumere una configura-
zione generale condivisa, da considerarsi
praticamente uno “standard”.
I
principi fisici di misura
scelti per i con-
tatori d’utenza alla loro origine (nel XIX
secolo) erano inevitabilmente legati alle
limitate conoscenze tecnico-scientifiche
del tempo. Questo è il motivo per cui ini-
zialmente i contatori d’utenza (sia di gas
che di acqua) sfruttano due principali tec-
nologie di misura, entrambe di tipo mec-
canico/dinamico:
-
A) misuratori volumetrici (positive
displacement meters). (
A1) a rota-
zione di pistoni (rotary piston meters),
per acqua e gas; (A2) a traslazione
di pistoni, solo per i vecchi contatori
idrici; (A3) a parete deformabile o a
diaframma (diaphragm meters), solo per
gas.
-
B) misuratori di velocità (inferential
meters). (
B1) a turbina per acqua; (B2)
a turbina per gas.
Quindi sia la misura primaria (primo sta-
dio), che la trasmissione (secondo stadio)
e la lettura (terzo stadio), sono affidati a
componenti meccanici e dinamici, ovvia-
mente soggetti ad usura nel tempo e con-
seguente a deterioramento.
Circa i
materiali
utilizzati per realizzare i
contatori d’utenza (in tutte le loro parti),
la tecnologia conosciuta dell’epoca era
prevalentemente quella delle lavorazioni
meccaniche dei metalli, in virtù della loro
duttilità e quindi della relativa facilità di
lavorazione (fonderia, macchine utensili
quali torni, frese, trapani, ecc.).
Attraverso i decenni del XX secolo, poche
sono state le migliorie e le evoluzioni tec-
nologiche apportate ai contatori d’utenza.
Nel campo del
gas
, si è passati dal conta-
tore volumetrico a tenuta di liquido (1815)
a quello a secco (1820). Nella
υ
figura 4
viene riportata una rassegna di alcuni con-
tatori gas storici.
Altre novità hanno riguardato la tipologia
delle membrane utilizzate per le camere
di misura del gas, inizialmente in pelle
animale (più facilmente deteriorabile
per essiccamento e quindi con perdita di
tenuta) e successivamente in materiale sin-
Figura 4 - (a) Contatore gas a tenuta di liquido (acqua) per la misura del gas Continent Brunt sistema duplex
invariabile,1914 (derivante dal brevetto Clegg nel 1815). (b) Contatore per la misura del gas, sistema a secco
modello Vulcan con membrane in rame (brevettato da Malm nel 1820). (c) Contatore campione per la verifica
dei contatori gas, 1867. (d) Contatore per la misurazione del gas con sistema a olio con cassa in ghisa, 1900.
