Sensore Siap EV7800
Evaporimetro a galleggiante
Recentemente, grazie all'interessamento del nostro Presidente e di alcuni soci, che cogliamo l'occasione di ringraziare, è stato possibile recuperare un sensore evaporimetrico SIAP modello EV7800, conservato in condizioni pressoché perfette e ancora nel suo imballo originale. In realtà non è tutto il sensore, ma solo l'elemento di misura, non essendo presente la vasca e il supporto.
L'evaporimetro, classificato come strumento di Categoria 1, è costituito da una vasca circolare di circa 1,2 metri di diametro, al cui lato trova posto il sensore per la misura del livello dell'acqua. Il principio di funzionamento è semplice: monitorando la variazione del livello idrico nel tempo è possibile determinare con precisione la quantità d'acqua evaporata. Per garantire la continuità delle misure, il livello deve essere periodicamente ripristinato mediante una linea di alimentazione idrica, con reintegro manuale oppure automatico.
fig. 1 Una delle poche immagini, trovata sul web (https://instrumentosdemedicion.org/general/evaporimetro/), che rappresenta la vasca evaporimetrica rispetto ad una persona, per rendersi conto delle proprozioni.
Proprio le considerevoli dimensioni della vasca rappresentarono però (probabilmente) il principale ostacolo alla sua installazione. Il sito inizialmente previsto, ma è solo una ipotesi, potrebbe esserersi rilevato inadatto ad accogliere una struttura di tale ingombro. Il progetto venne quindi accantonato prima ancora di entrare in funzione e, con il passare degli anni, lo strumento finì nell'oblio.
Il recente recupero ha riservato una piacevole sorpresa: il sensore di livello era ancora nuovo, mai utilizzato e perfettamente conservato. Diversa sorte è invece toccata alla vasca evaporimetrica. Del grande contenitore metallico non è stata trovata alcuna traccia e si può solo ipotizzare che, nel corso dei decenni, sia stato destinato ad altri impieghi. Non mancano le interpretazioni scherzose, secondo cui potrebbe aver concluso la propria carriera meteorologica trasformandosi in una gigantesca padella per qualche sagra paesana.
Qualunque sia stata la sua sorte, oggi rimane il sensore originale, preziosa testimonianza di un progetto che, pur essendo stato concepito e acquistato, non arrivò mai alla fase operativa.
fig.2 Il sensore di livello (notare le proporzioni rispetto alle forbici)
Il sensore rinvenuto è identificato dalla sigla SIAP EV7800. La ricerca di informazioni sul modello si è però rivelata sorprendentemente difficile: cataloghi, documentazione tecnica e risorse reperibili online non riportano alcun riferimento diretto a questo strumento.
Considerando che l'apparato era presumibilmente destinato a essere collegato alla DCP installata nel 1986 e che potrebbe essere stato prodotto in un numero molto limitato di esemplari, la sua rarità non stupisce. Esistono numerose testimonianze di evaporimetri SIAP e non, dotati di vasche dello stesso diametro,essendo uno standard della classe 1, ma del particolare sensore EV7800 non sembra essere sopravvissuta alcuna documentazione pubblica. Un piccolo mistero tecnologico che, almeno per il momento, resta irrisolto.
Come è fatto.
L'assenza di documentazione ha reso inevitabile un'analisi diretta dello strumento. Fortunatamente, la rimozione di poche viti consente di accedere facilmente ai meccanismi interni e di comprenderne il principio di funzionamento, che si rivela particolarmente interessante per semplicità ed eleganza costruttiva.
Il sistema si basa su tre galleggianti disposti sullo stesso piano e posti a diretto contatto con l'acqua della vasca evaporimetrica. Le variazioni del livello idrico vengono quindi trasmesse a una struttura centrale solidale ai galleggianti, alla quale è collegata una cremagliera verticale.
fig.3 Schematizzazione del funzionamento secondo chatgpt
La cremagliera scorre in funzione delle variazioni del livello dell'acqua e ingrana con una ruota dentata fissata all'albero di un potenziometro. In questo modo il movimento verticale dei galleggianti viene trasformato in una rotazione proporzionale del potenziometro, consentendo la conversione della misura meccanica del livello in un segnale elettrico facilmente acquisibile dalla strumentazione di controllo.
fig.4 I 3 galleggianti a cui è fissata la cremagliera
fig.4 Escursione dei galleggianti, di ben 150mm, con righello per indicazione visiva.
Il vero elemento sensibile del sistema è quindi un semplice potenziometro resistivo, il cui valore varia in funzione della posizione dei galleggianti e quindi del livello dell'acqua presente nella vasca. Il movimento verticale viene trasformato dalla cremagliera e dall'ingranaggio in una rotazione dell'albero del potenziometro, ottenendo così una misura elettrica proporzionale al livello rilevato.
fig.5 Il potenziometro da 5Kohm artefice della misura
fig. 6 ruota dentata accoppiata all'asse del potenziometro, che si ingrana nella cremagliera
fig. 7 Interfaccia EV7800 Siap Bologna
Il segnale viene successivamente elaborato da una scheda elettronica dedicata, realizzata con componentistica tipica degli anni Ottanta e molto simile a quella già incontrata analizzando altri sensori della stessa epoca. Lo scopo della scheda è quello di interfacciare il sensore con il bus di comunicazione della stazione, consentendo la trasmissione del dato alla DCP.
fig. 8 La scheda elettronica con evidenza della morsettiera (i 3 cavi provengono dal potenziometro)
L'analisi dettagliata dell'elettronica e del protocollo di comunicazione avrebbe aggiunto ben poco a quanto già illustrato in precedenza, poiché le soluzioni adottate risultano sostanzialmente analoghe a quelle già descritte in queste pagine. L'aspetto più interessante della nostra indagine riguardava invece il principio di misura del livello dell'acqua, rimasto finora sconosciuto. Lo smontaggio dello strumento ha finalmente permesso di chiarire questo punto, svelando una soluzione tanto semplice quanto ingegnosa, basata su un sistema completamente elettromeccanico.
Qualimetrics Inc.
Va però precisato un dettaglio emerso durante l'analisi dello strumento. Se la scheda elettronica di interfaccia reca chiaramente il marchio SIAP, la parte meccanica del sensore è invece identificata come Qualimetrics Inc. modello 6844-A.
fig.9 Targhetta Qualimetrics inc.
fig. 10 La targhetta, con ancora segni di polvere
Anche in questo caso le ricerche condotte non hanno prodotto risultati significativi: non sono emerse schede tecniche, cataloghi o altre informazioni utili a ricostruire la storia del dispositivo. Un ulteriore indizio della sua rarità è rappresentato dal numero di serie, pari a 746, che suggerisce una produzione estremamente limitata.
fig.11 Scheda con il collegamento al sensore
L'osservazione non è tuttavia sorprendente. In quegli anni era piuttosto comune che SIAP non realizzasse internamente l'intera catena di misura, ma integrasse sensori prodotti da aziende specializzate, sviluppando invece l'elettronica necessaria per l'interfacciamento con le proprie DCP. È quindi plausibile che il sensore Qualimetrics costituisse l'elemento di misura originale, mentre SIAP ne abbia curato l'adattamento ai propri sistemi di acquisizione e teletrasmissione dei dati meteorologici.
Sensori moderni
Nei sensori evaporimetrici di più recente concezione la metodologia di misura è stata completamente rivista. Il livello dell'acqua non viene più rilevato mediante un sistema a galleggiante, ma tramite un sensore di pressione piezometrico specificamente progettato per misure di livello. Grazie alla sua elevata sensibilità, dell'ordine di pochi millibar, è in grado di misurare colonne d'acqua di circa 10 cm con risoluzioni prossime al decimo di millimetro. Dal punto di vista costruttivo, il principio di funzionamento è assimilabile a quello di una cella di carico a bassissimo fondo scala (tipicamente 30 mbar). Il circuito di condizionamento del segnale è integrato direttamente nel sensore, che fornisce in uscita il classico segnale industriale 4-20 mA.
Fig.12 Sensore piezometrico PR-46/8935-0 https://www.geoves.it/index.php/it/sensori-meteorologici/bagnatura-foglie-pioggia-evaporazione/263-evas-evaporimetro-vasca-classe-a
Fig.13 Altro sensore di livello idrostatico https://www.riels.it/it/46x-46x-trasmettitori-di-livello-ad-immersione?srsltid=AfmBOopCbLTMo3AF7AxLAzbSZj9IhrszX9TgJzSowSvpd8retkIW3ltL
Nel sistema TEVAP il sensore piezometrico è installato sul fondo della vasca di contenimento e consente di rilevare con elevata accuratezza anche minime variazioni del livello dell'acqua. L'elemento sensibile, costituito da una cella ceramica, garantisce un'elevata sensibilità e stabilità della misura.
Fig.14 Sensore evaporimetrico Siap t019TEPAV da https://www.siapmicros.com/wp-content/uploads/2022/12/TEVAP-ITA.pdf
Il principio presenta però una piccola complicazione: alla pressione generata dalla colonna d'acqua si somma la pressione atmosferica, che varia continuamente nel tempo. Per ottenere una misura accurata del livello è quindi necessario compensare o sottrarre il contributo della pressione atmosferica.
Al netto di questo aspetto, basta osservare il confronto tra le due soluzioni per rendersi conto dei vantaggi offerti dai sensori moderni. L'assenza di galleggianti, cremagliere, ingranaggi e altri organi in movimento rende il sistema più semplice, pulito e generalmente meno soggetto a guasti di natura meccanica.
Va tuttavia riconosciuto che la soluzione adottata nel sensore Qualimetrics-SIAP era notevolmente robusta per l'epoca. L'unico componente realmente soggetto a usura era il potenziometro, il cui cursore, scorrendo continuamente sulla pista resistiva, è inevitabilmente destinato a deteriorarsi nel corso degli anni.
Conclusioni
Sempre utile una avvertenza. Questo lavoro nasce con uno scopo puramente divulgativo e storico. Le immagini utilizzate provengono da materiali d'epoca in nostro possesso ma anche da immagini che potrebbero essere coperte da copyright ; la loro presenza in questo articolo è intesa esclusivamente come citazione e riferimento culturale. Tuttavia nel caso di qualsiasi tipo di controversia possiamo provvedere immediatamente alla loro rimozione. Riproporre questi materiali significa contribuire a preservare una conoscenza tecnica che rischierebbe altrimenti di andare dimenticata. L'associazione "Amici dell'Osservatorio" che promuove questa attività opera senza fini di lucro e con il solo intento di documentare, studiare e mantenere viva la memoria di queste realizzazioni tecnologiche.
