A&T 2016, Torino Lingotto Fiere Relatore: Pier Giorgio Spazzini (INRIM)

1. Taratura di contatori di gas di nuova generazione
Pier Giorgio Spazzini
INRIM
p.spazzini@inrim.it

2. Contenuti
Ragioni dello studio
Descrizione dei contatori di nuova
generazione
Risultati dello studio
Implicazioni per i laboratori di taratura

3. Ragioni dello studio
contatori di gas sono universalmente usati
per la fatturazione dei consumi di gas
naturale a clienti che vanno dall’utenza
domestica (tipicamente G4/G6) fino alle
utenze di tipo industriale.
a tecnologia utilizzata fino ad anni recenti
era quella del contatore volumetrico a
membrana

4. Ragioni dello studio (II)
uttavia, recentemente sono state approvate
nuove disposizioni normative volte ad una
maggior tutela del cliente.
ali disposizioni impongono in particolare:
La compensazione in temperatura e pressione
della misura del volume (per una fatturazione più
corretta, che tenga conto della variazione di
densità del gas in condizioni non standard)
La possibilità di lettura a distanza del contatore
(al fine di evitare la fatturazione su consumi

5. Ragioni dello studio (III)
Queste nuove esigenze hanno imposto un
ripensamento dei contatori di gas. In particolare,
per quanto riguarda la compensazione della
misura, sono disponibili due strade:
.Adattamento della tecnologia esistente, con
aggiunta di sensori di temperatura e pressione
ed elettronica di calcolo a bordo del contatore;
.Sviluppo di tecnologie innovative, con misura
diretta della massa di gas transitata e
conversione a volume standard

6. Descrizione dei nuovi contatori
ntrambe le strade precedentemente citate sono
state utilizzate dai produttori di contatori.
er quanto riguarda la strada (1), le procedure di
taratura e studio delle prestazioni dei contatori
non necessitano di modifiche in quanto il
comportamento relativo al flusso rimane lo
stesso.
iverso è il discorso per la strada (2), in quanto i
contatori così ottenuti si basano su concetti
radicalmente diversi.

7. Descrizione dei nuovi contatori (II)
nfatti, per lo sviluppo di questi contatori vengono
utilizzati dei sensori di flusso che permettono di
misurare in tempo reale la portata in massa;
ale segnale viene poi integrato nel tempo per
ottenere la massa totale transitata e quindi il
volume in condizioni standard.
tipi di sensori attualmente impiegati sono:
Sensori termomassici
Sensori elettromagnetici
otenzialmente esistono altri tipi di sensori ma non

8. Descrizione dei nuovi contatori (III)
contatori a tecnologia termomassica, utilizzati in
questo studio, si basano su di un sensore
termico il quale, in base all’analogia degli
scambi, permette di ricavare la portata di gas che
lambisce un sensore misurando lo scambio
termico tra il sensore stesso ed il flusso. Per
maggiori dettagli, si veda l’articolo “Calibration
Procedures And Uncertainty Analysis For A
Thermal Mass Gas Flowmeter Of A New
Generation” (Cascetta, Rotondo, Piccato,

9. Risultati dello studio
l fine di analizzare le caratteristiche dei contatori
di nuova generazione, presso i laboratori INRIM
sono stati studiati alcuni contatori a tecnologia
termomassica.
’ stata innanzitutto valutata l’incertezza di taratura
associata a questi strumenti, in parallelo a quella
associabile ai contatori basati su tecnologia
volumetrica a membrana.
a questa analisi risulta che il termine
fondamentale per il calcolo dell’incertezza è

10. Risultati dello studio (II)
.Nel caso dei contatori a membrana, come ben
noto, l’incertezza di misura (e quindi di taratura)
dipende dal volume ciclico del contatore, ovvero
dal volume interno del contatore che deve
essere riempito e svuotato dal gas;
.Nel caso invece dei contatori termomassici (e
analogamente per gli altri contatori basati su
sensori di flusso) il termine principale dipende
dal tempo di misura, in quanto una corretta
misura richiede un numero sufficiente di

11. Risultati dello studio (III)
risultato relativo ai contatori a membrana
conferma una condizione ben nota agli operatori
del settore, che ben sanno come sia necessario,
per tarare correttamente un contatore di questo
tipo, fargli effettuare un certo numero minimo di
cicli volumetrici, ovvero in altre parole far
transitare attraverso il contatore un certo volume
minimo di gas.
nfatti l’elemento sensibile, cioè il volume di misura,
reagisce alla grandezza integrale “volume

12. Risultati dello studio (IV)
r quanto riguarda invece i contatori termomassici,
l discorso risulta diverso. Infatti, non è più
necessario il volume minimo, in quanto il sensore
è sensibile direttamente alla portata, ovvero ad
una grandezza istantanea.
uesto risultato è stato verificato tramite una serie
di misure (preliminari) effettuate nei laboratori
NRIM, dalle quali risulta in effetti che i punti di
misura hanno maggior dispersione quando il
empo di misura diminuisce, mentre non si rileva

13. Risultati dello studio (V)
vviamente, a parità di portata ridurre il tempo di
misura equivale a ridurre il volume accumulato,
ma ciò non è altrettanto vero al variare della
portata. Questo fatto ha implicazioni importanti,
come vedremo, per i Laboratori di taratura.
misure descritte sopra, i cui risultati completi
sono reperibili nell’articolo sopra citato, sono
come detto preliminari. Infatti non è ancora stato
completato lo studio parametrico, attualmente in
programma, ma i risultati di queste misure sono

14. Implicazioni per i laboratori di taratura
me detto, le implicazioni delle caratteristiche dei
contatori di nuova generazione qui descritte sono
molto importanti per i laboratori di taratura.
atti, occorre cambiare completamente la
prospettiva di taratura.
consideri infatti una taratura su contatori
volumetrici. Come detto, in questo caso occorre
ar transitare attraverso il contatore un volume pari
ad un certo numero di volumi ciclici; il numero
esatto ed il volume dipendono chiaramente dallo

15. Implicazioni per i laboratori di taratura (II)
nsideriamo ad esempio un contatore con volume
ciclico da 1 L, per il quale siano richiesti 50 volumi
ciclici al fine di ottenere un risultato affidabile.
l caso di misura a portata minima (generalmente
dell’ordine di 1 L/min), sarà allora necessaria una
misura dalla durata minima pari a 50 minuti per
ottenere un risultato. Al contrario, nel caso di
portata massima (100 L/min), la durata richiesta
sarà solamente di 30 s.

16. Implicazioni per i laboratori di taratura (III)
ontrario, nei contatori a sensore di portata quello
he conta, come detto, è il tempo di misura,
orrispondente all’effettuazione di un certo numero
inimo di campionamenti da parte del sensore. Tali
ampionamenti vengono effettuati con frequenze
ariabili, ma generalmente dell’ordine di 0,5 Hz (un
ampionamento ogni due secondi).
ponendo un numero minimo richiesto di 120
ampioni (che sembra ragionevole in base alle
isure effettuate finora) questo porta ad una durata

17. Implicazioni per i laboratori di taratura (IV)
nto da sottolineare è che questo tempo è valido
er tutte le portate; supponendo allora di avere un
ogramma di taratura che coinvolga 5 portate, si
vrà un tempo di misura totale pari a 20 minuti per
contatore a sensore di portata, contro un tempo di
rca 1 ora per il contatore volumetrico, ovvero una
ensibile riduzione dei tempi di lavorazione.
tra parte, occorre considerare che le prove alle
ortate maggiori dovranno essere prolungate
spetto alle corrispondenti prove sui contatori

18. Implicazioni per i laboratori di taratura (V)
efinitiva, l’introduzione di questo nuovo tipo di
ontatori comporta una revisione delle procedure di
ova sui contatori per mantenere l’incertezza di
ova; non è sufficiente applicare le usuali
ocedure ai nuovi contatori;
tra parte, si prevede che in generale il tempo di
vorazione su questi contatori risulterà
ostanzialmente ridotto, il che potrà comportare un
antaggio in termine di riduzione di costi.