Misurazione del consumo di gas naturale: un’alternativa termica ai contatori a turbina e ai quantometri

Autore: Florian Buchner
Ruolo: Responsabile di prodotto per la tecnologia di misurazione della portata
Settore di competenza: Misura di portata termica, misura dei gas industriali e monitoraggio energetico
Aggiornamento tecnico: 14/10/2026

In sintesi: i misuratori di portata massica termici di CS INSTRUMENTS rilevano i consumi di gas naturale senza parti mobili e forniscono direttamente la portata in volumi standard – per il monitoraggio dei consumi, la contabilità dei centri di costo e la gestione energetica. I modelli VA 550 e VA 570 sono disponibili, a seconda della versione, con certificazione ATEX/IECEx o con certificazione DVGW per il gas naturale (fino a 16 bar).

Quando conviene utilizzare un misuratore di portata massica termico?

Nelle reti industriali di gas naturale vengono solitamente utilizzati contatori a turbina, contatori a pistone e quantometri; gli utenti parlano in parte genericamente di contatori a girante. Se le portate basse non vengono rilevate in modo adeguato, se le parti mobili del contatore richiedono manutenzione o se mancano i dati digitali sui consumi, un misuratore di portata massica per il gas naturale rappresenta un’alternativa da prendere in considerazione.

Ecco come funzionano i contatori a turbina e a pistone rotante – e quali sono i loro limiti. Nel contatore a turbina, il flusso di gas incontra una turbina montata su cuscinetti meccanici e la aziona; la velocità di rotazione è proporzionale alla velocità di flusso e, tramite la sezione trasversale nota del tubo, alla portata in volumi. Nel contatore a pistoni rotanti, la differenza di pressione aziona dei rotori all’interno di una camera di misura, ciascuno dei quali racchiude una quantità di gas esattamente definita e la convoglia al consumatore. Il range di misura utilizzabile dei misuratori gas meccanici dipende fortemente dal tipo di costruzione, dalle dimensioni, dalla pressione di servizio e dalla versione: i semplici quantometri funzionano spesso con una dinamica notevolmente inferiore rispetto a un sensore termico.

I limiti intrinseci di entrambi i tipi di costruzione sono le parti in movimento: i cuscinetti si usurano a causa dello sporco o dell’abrasione e generano scostamenti di misura; il superamento del campo di misura può causare danni ai cuscinetti; alcuni cuscinetti devono essere lubrificati regolarmente – cosa che nella pratica viene facilmente trascurata –; in presenza di gas contaminato si verificano scostamenti maggiori e la pulizia è praticamente impossibile; nel caso del contatore di gas a pistoni rotanti si aggiunge la perdita di pressione intrinseca al tipo di costruzione.

Rilevamento del carico parziale e dei picchi: i modelli VA 550 e VA 570 offrono un campo di misura fino a 1:1000. Restano determinanti la portata minima e massima effettiva (Qmin/Qmax). Nei modelli VA 550 e VA 570 è possibile selezionare il range di misura in base all’applicazione (Low Speed, Standard, Max e High Speed). Ulteriori vantaggi del principio termico sono la perdita di carico trascurabile e la rilevazione dei consumi minimi: molto spesso i modelli VA 550 e VA 570 vengono impiegati in tubazioni di grande sezione con consumi di gas ridotti, dove i misuratori gas meccanici raggiungono i propri limiti.

Prevenzione dell’usura del rotore: il principio termico misura l’emissione di calore di un sensore riscaldato – senza cuscinetti del rotore e con una perdita di pressione aggiuntiva minima. I sensori (riscaldatore e sensore di temperatura) sono progettati per l’impiego in condizioni industriali difficili e sono integrati in un tubo sottile e robusto in acciaio inossidabile: nessun cuscinetto, nessuna usura, facilmente accessibili e semplici da pulire in caso di sporcizia. Gli apparecchi sono molto robusti e praticamente esenti da manutenzione.

Emissione diretta del volume normalizzato: i misuratori gas meccanici sono di norma contatori di volume operativo; la conversione in volume normalizzato avviene tramite convertitori di portata esterni dotati di sensori di pressione e di temperatura aggiuntivi. Affinché si raggiunga la precisione richiesta, questi sensori devono essere altamente precisi ed essere posizionati all’interno o in prossimità del contatore – i loro errori di misura si sommano alla precisione del contatore, che di norma è indicata in volume operativo. I modelli VA 550 e VA 570 rilevano la portata massica termica e, con un’adeguata parametrizzazione del gas e condizioni di riferimento definite, forniscono direttamente la portata in volumi standard; non è necessario un convertitore di portata separato con misurazione aggiuntiva di pressione e temperatura. Ai fini del confronto, le condizioni di riferimento devono coincidere (ad es. 0 °C; 1.013,25 mbar (a) secondo la norma DIN 1343 – indicato anche come m³/Nm³ normalizzato); per i bilanci in kWh si aggiunge il potere calorifico.

Volume di esercizio o volume normalizzato: perché la differenza è determinante nel caso del gas naturale

In caso di pressione di servizio elevata, il volume normalizzato è maggiore del volume operativo – in proporzione alle pressioni assolute, con un’ulteriore correzione in base alla temperatura. Se un volume di esercizio viene erroneamente indicato come volume normalizzato o utilizzato nei calcoli, il consumo effettivo di gas viene sistematicamente sottostimato e il bilancio in kWh riflette l’errore in modo diretto, poiché dipende linearmente dal volume:

A ciò si aggiunge il riferimento alla temperatura: tra una temperatura del gas di 20 °C e un riferimento standard di 0 °C vi è una differenza di circa il 7 %. I valori servono a scopo illustrativo con un gas ideale; per la fatturazione o per una conversione dello stato altamente precisa occorre tenere conto, tra l’altro, della temperatura, delle caratteristiche del gas e della comprimibilità (normativa DVGW G 685). La fonte di errore più comune nei bilanci energetici non è l’accuratezza della misurazione, bensì un riferimento volumetrico errato e inosservato.

In quali casi la misurazione termica del gas naturale è particolarmente vantaggiosa?

Nelle condotte principali e di distribuzione, un punto di misura monitora continuamente il consumo totale di un edificio, di un’area o di una sala caldaie; nel caso di condotte esistenti di grandi dimensioni, il VA 550 è interessante come sensore ad inserzione, poiché non è necessario installare una sezione di misura completa nel diametro nominale. Direttamente a monte dei singoli consumatori (caldaie, bruciatori, impianti di produzione) è possibile vedere quale consumatore richiede quanto gas naturale e quando: questa è la base per i profili di carico e i centri di costo. La combinazione più significativa è quella tra misurazione principale e contatori secondari, che mostra il consumo totale e la sua distribuzione.

Come vengono trasmessi i valori misurati al sistema di gestione energetica?

In molti contatori meccanici esistenti già installati, la trasmissione del valore di consumo avviene esclusivamente tramite un’uscita impulsiva; i moderni contatori elettronici possono invece offrire anche interfacce digitali. I modelli VA 550 e VA 570 possono essere integrati – a seconda della versione ordinata – direttamente nel sistema di controllo centrale o in un software di monitoraggio energetico tramite l'interfaccia Modbus TCP su Ethernet (portata, consumo totale, temperatura del gas); non è necessario un gateway RTU/TCP. Il PoE opzionale combina la trasmissione dei dati e l’alimentazione in un unico cavo di rete, riducendo così i costi di installazione, in particolare in presenza di più punti di misura. In alternativa sono disponibili Modbus RTU, 4–20 mA, impulsi, M-Bus, IO-Link o HART.

Vantaggi in fase di montaggio, manutenzione e ricalibrazione

Adattamento del VA 550 come sensore ad inserzione: il sensore viene installato tramite un apposito accesso di processo o una valvola a sfera. La scala di profondità e l’orientamento definito garantiscono una posizione riproducibile del sensore. Il VA 550 è progettato per pressioni di servizio fino a 50 bar (versione DVGW fino a 16 bar); l’installazione e la rimozione sotto pressione avvengono tramite una valvola a sfera da ½" con un anello di sicurezza.

VA 570 come soluzione in linea: durante la pulizia o la ricalibrazione, la sezione di misura rimane nella tubazione – viene rimossa solo l’unità sensore. Per la ricalibrazione il sensore viene inviato al produttore; è possibile installare sensori di ricambio per la durata della calibrazione, in modo da evitare interruzioni del funzionamento.

Funzionamento: nei modelli VA 550 e VA 570, i tasti ottici consentono di effettuare le impostazioni senza aprire la custodia; il funzionamento di entrambi i dispositivi è identico. Le informazioni digitali relative al dispositivo e allo stato (registri Modbus) facilitano la ricerca dei guasti e la documentazione di consegna.

Esempio pratico: dal valore di consumo all’indicatore di processo

In un’applicazione con caldaia vengono rilevati 330 Nm³/h di gas naturale e 5.000 kg/h di vapore. Dal consumo di gas, dal potere calorifico e dai dati relativi al vapore si ricava il rendimento della caldaia – nell’esempio documentato pari all’84%. In questo modo, dalla semplice misura del consumo si ottiene un indicatore affidabile per l’efficienza e la manutenzione. (→ Rapporto applicativo caldaia a vapore)

Quale misuratore di portata del gas naturale è adatto all’applicazione?

Cosa occorre sapere riguardo alla normativa ATEX e agli impianti a gas?

I modelli VA 550 e VA 570 sono disponibili, a seconda della variante, con certificazione ATEX/IECEx; la marcatura Ex di queste varianti, secondo la scheda tecnica, è: ATEX II 2G Ex db IIC T4 Gb (gas) e II 2D Ex tb IIIC T90 °C Db (polvere); IECEx Ex db IIC T4 Gb / Ex tb IIIC T90 °C Db. Nella versione Ex è prevista una temperatura del fluido fino a 120 °C e un grado di protezione IP 65. Il Certificato di esame UE del tipo è disponibile nell’area download. La verifica dell’idoneità per la specifica area di protezione contro le esplosioni spetta al gestore. CS INSTRUMENTS mette a disposizione schede tecniche e certificati Ex a tal fine, ma non svolge alcuna funzione di consulenza in merito alla suddivisione in zone o all’idoneità per un impianto specifico.