La misura dei volumi, sia statici che dinamici, il loro impiego e la loro verifica riguardano l’esperienza di tutti i giorni, a partire dai contatori domestici e dal bicchiere in cui ci viene servito il vino al bar. Tanto quanto i più raffinati strumenti del processo di industrializzazione e di digitalizzazione in cui siamo sempre più immersi. A tracciare il valore imprescindibile di misurazioni corrette e affidabili è Paolo Vigo, Vice Presidente di Accredia, Professore Emerito all’Università di Cassino e Professore Straordinario all’Universitas Mercatorum che, assieme ad Agostino Viola, ha pubblicato il libro “Misurare i volumi”.
Professor Vigo, riferibilità metrologica e incertezza di misura sembrano temi per soli addetti ai lavori ma riguardano invece tutti gli aspetti della nostra vita.
Tutti noi conosciamo il concetto di taratura per quanto riguarda le bilance e la verifica che si può fare mettendo al centro del piatto una massa e confrontando il valore letto dal suo quadrante con il valore noto. Ciò significa che i dati forniti da uno strumento tarato, o meglio riferibile, sono dati certi, anche se affetti comunque da piccole incertezze. Perché, sia ben chiaro, nessun valore è certo in senso assoluto tranne quello delle costanti universali.
Quindi, garantire che i dati siano dei valori esatti o affetti da incertezze minime è ovviamente strategico in tutte le operazioni umane relative ai più svariati campi in cui si utilizzano le misure, a partire dalla salute fino all’ambiente e alle perizie giudiziarie nelle quali è obbligatorio l’uso di strumenti tarati e, quindi, riferibili.
Tra le applicazioni più pervasive in materia di taratura ricordiamo la Direttiva europea sugli strumenti di misura, la cosiddetta MID, che è stata recepita in Italia con il Decreto del Ministero dello Sviluppo Economico 60/2015. Di cosa si occupano i laboratori accreditati che operano in questo settore?
La Direttiva MID (Measuring Instrument Directive), adottata in Italia dal 2000 e, poi, in un secondo momento, aggiornata nel 2015, è relativa ai dieci strumenti di misura che ogni giorno un cittadino europeo utilizza. Strumenti con cui la vita sociale e, quindi, il commercio interagiscono quotidianamente, a cominciare dai contatori domestici dell’acqua, del gas, dell’energia elettrica e termica. Fino alle misure materializzate: quando compro un fluido come il vino o la birra alla mescita, è fatto obbligo al gestore del locale di utilizzare dei bicchieri metrici sui quali è serigrafata una riga di riferimento che indica la quantità in volume contenuta nel mio boccale o calice e che è ovviamente oggetto della transazione commerciale.
Inoltre, tra i dieci strumenti di misura quotidianamente utilizzati rientrano, ad esempio, anche gli erogatori stradali di carburante: quando facciamo rifornimento in una stazione di servizio il distributore ha delle etichette metriche di colore verde con una “M” stilizzata e con il numero del centro che ha eseguito la verifica, normalmente biennale, per una taratura in volume delle quantità erogate.
Misurazioni corrette e affidabili sono alla base anche dello sviluppo e dell’utilizzo di tutti i dispositivi tecnologici. Ci fa qualche esempio di applicazione della metrologia a supporto dell’innovazione?
Il Piano Industria 4.0, che stabilisce incentivi e agevolazioni sugli investimenti anche nella digitalizzazione dei processi produttivi e che, quindi, prevede l’utilizzo di strumenti di misura riferibili e tarati.
O, più semplicemente, la misura della velocità di un autoveicolo. Come tutti sanno, il Codice della strada impone dei limiti di velocità espressi in chilometri all’ora e una sentenza della Corte costituzionale italiana di giugno 2015 stabilisce proprio che gli autovelox debbano essere tarati al fine di tutelare l’automobilista, anche in considerazione della pratica che molti Comuni utilizzano di fare cassa con le multe per eccesso di velocità. Purtroppo in questa battaglia, se così si può dire, fra guardie e ladri, gli automobilisti sono sfavoriti dal fatto che questo genere di tachimetri sono affetti da incertezze molto elevate. Incertezze di lettura veramente incontrollabili in quanto collegate a quello che viene chiamato il potere separatore che determina, nel caso specifico dell’autovelox, un’oscillazione della velocità compresa, ad esempio, fra 120 e 125 km all’ora in cui i valori intermedi sono tutti ugualmente probabili. La prima verifica da fare quando arriva una multa è proprio quella di controllare che siano riportati sia la data di taratura che il centro che l’ha effettuata.
Perché la taratura di un autovelox è un’attività molto complessa che richiede la possibilità di essere effettuata per velocità che vanno dai 30 chilometri all’ora ai 230. Situazioni, queste ultime, che necessitano di essere verificate ad esempio su una pista aeroportuale tramite, non un tachimetro, ma un sistema GPS con una risoluzione molto dettagliata che arriva a definire incertezze nell’ordine di 0,1 chilometri all’ora.
Velocità, tempo e lunghezza sono alcune delle sette grandezze fondamentali con cui ci confrontiamo ogni giorno. Professor Vigo, vuole svelarci qualche originalità nella metrologia di queste grandezze?
La portata di fluido, ad esempio, si misura con estrema difficoltà e richiede un numero elevatissimo di sensori nelle reti tecnologiche distributive come acquedotti e gasdotti. Basti pensare che i soli contatori domestici del gas in Italia sono circa 26 milioni. Ovviamente con principi, dimensioni e prestazioni completamente differenti, che si riflettono nei valori di incertezza con cui viene misurata la portata di fluido, che è più o meno del 2/3% e determina una serie di problemi impiantistici enormi.
Recentemente abbiamo discusso, in una riunione con il gestore del metanodotto austriaco Tag, della taratura degli strumenti di misura per le stazioni al confine con il Friuli Venezia Giulia e, all’altro estremo, al confine con la Repubblica Ceca. Stazioni che utilizzano misuratori a ultrasuoni basati sull’interazione fra le onde ultrasonore e la loro velocità di propagazione attraverso un fluido che si muove e le influenza. Ebbene, la taratura di questi strumenti è resa ancora più complessa proprio dal fatto che deve essere effettuata tarando assieme lo strumento e la tubazione del tratto che lo procede.
Cosa può dirci del tempo, una delle grandezze più interessanti e affascinanti?
La grandezza più delicata e direi originale è proprio quella del tempo che possiamo dividere in intervalli assoluti e relativi. Quando parliamo di tempo assoluto ci riferiamo ai calendari e, quindi, a tutta una serie di complesse definizioni che riportano normalmente a eventi religiosi. Noi calcoliamo la nostra datazione prima e dopo Cristo su alcuni dati storici come la nascita, la crocifissione e la morte di Cristo che non hanno nessuna affidabilità assoluta: in questo discorso entrano in gioco valori che potrebbero determinare un’incertezza misurabile anche in diversi anni.
Per quanto riguarda, invece, il tempo relativo, siamo bravissimi tramite dei quarzi oscillanti a misurarne le frequenze, e quindi gli intervalli di tempo, con incertezze dell’ordine di 10 alla meno 12 secondi. Come nei normali orologi, che sono basati proprio sulla tecnologia dei quarzi risonanti. In questo senso, il tempo è l’unica grandezza del sistema internazionale che non si misura con multipli decimali ma con scale sessagesimali: 60 secondi costituiscono un minuto, 60 minuti un’ora.
A tal proposito ho partecipato nel novembre scorso alla Conferenza generale dei pesi e delle misure, che è l’organo assembleare della Convenzione del metro del 1875 e che si riunisce ogni quattro anni, per definire o aggiornare i valori delle costanti universali e, di conseguenza, tutte le definizioni delle grandezze fondamentali che fino al 2019 venivano determinate sul sistema della riferibilità delle masse. A sua volta posta in relazione con il campione di cilindro retto di platino iridio, sostanza estremamente stabile, conservato sotto tripla campana di vetro a Sèvres, sede del Bureau internazionale dei pesi e delle misure (BPM). Un campione che nei dieci anni precedenti aveva cominciato a diminuire di massa a causa di un lentissimo rilascio di atomi di ossigeno e di idrogeno determinato dal processo di fusione del platino iridio.