Mentre entri in una stazione di servizio e afferri senza sforzo l'erogatore di carburante, ascoltando il gorgoglio della benzina che riempie il serbatoio, stai assistendo a una meraviglia tecnologica che la maggior parte degli automobilisti dà per scontata. L'umile erogatore di carburante, un dispositivo perfezionato in oltre un secolo di innovazione, contiene più sofisticazione ingegneristica di quanto sembri.

L'erogatore di carburante è precedente all'automobile stessa. Nel 1885, l'inventore americano Sylvanus Bowser dell'Indiana creò la prima pompa di carburante, anche se non era progettata per le auto. La sua pompa originale di "benzina" erogava cherosene per lampade e stufe. I successivi miglioramenti di Bowser, comprese le caratteristiche di sicurezza e i tubi flessibili, resero infine la sua invenzione adatta alle automobili. La sua eredità rimane così forte che alcuni paesi si riferiscono ancora agli erogatori di carburante come "bowsers".

L'inventore norvegese John J. Tokheim brevettò indipendentemente un altro progetto di pompa di carburante nel 1901, stabilendo un marchio che sarebbe diventato sinonimo di tecnologia di erogazione di carburante. La società Tokheim è stata acquisita dal gigante della vendita al dettaglio di carburante OPW nel 2016, consolidando la sua posizione nel settore.

Prima delle moderne pompe di misurazione, i primi erogatori di carburante presentavano cilindri di vetro graduati trasparenti. Gli addetti pompavano prima il carburante in queste camere visibili, consentendo ai clienti di verificare la quantità prima di alimentarla per gravità nei serbatoi dei veicoli. Questo sistema vetro-e-gravità garantiva la trasparenza transazionale in un'epoca precedente alle misurazioni standardizzate.

Con l'avanzare della tecnologia, i cilindri di vetro lasciarono il posto a piccole sfere di vetro contenenti turbine. La turbina rotante forniva la conferma visiva che il carburante stava scorrendo. Gilbarco introdusse la prima pompa di carburante misurata commercialmente nel 1911 senza questo indicatore visivo, richiedendo ai clienti di fidarsi della calibrazione del proprietario della stazione, una testimonianza dell'evoluzione dell'etica aziendale.

Gli erogatori di carburante odierni combinano elettronica sofisticata con meccanica di precisione. La "testa" elettronica funge da cervello, ospitando un computer integrato che controlla le operazioni di pompaggio, gestisce i display e comunica con i sistemi di punto vendita della stazione. La sezione meccanica gestisce l'effettiva erogazione del carburante attraverso un sistema integrato di motori elettrici, unità pompa, contatori, pulsatori e valvole.

Nei climi più caldi, in particolare in Europa, molte stazioni utilizzano pompe sommerse installate direttamente all'interno dei serbatoi di stoccaggio del carburante. Queste pompe sommergibili eliminano i problemi di blocco del vapore in caso di clima caldo e gestiscono in modo efficiente le distanze maggiori tra serbatoi ed erogatori.

Gli erogatori moderni si sono evoluti oltre la semplice erogazione di carburante, incorporando ora funzionalità come la selezione di carburante multi-grado, l'elaborazione dei pagamenti self-service e i sistemi di identificazione degli addetti.

Le velocità di rifornimento variano in modo significativo in base al tipo di veicolo. I veicoli passeggeri leggeri di solito si riempiono a circa 13 galloni (50 litri) al minuto negli Stati Uniti, dove le normative limitano la velocità a 10 galloni (38 litri) al minuto. I camion commerciali si riforniscono molto più velocemente, fino a 40 galloni (150 litri) al minuto negli Stati Uniti e 34 galloni (130 litri) al minuto nel Regno Unito.

Queste limitazioni esistono per una buona ragione. Portate eccessive possono sopraffare i sistemi di recupero dei vapori dei veicoli, causando potenzialmente fuoriuscite di carburante che creano rischi ambientali e di sicurezza. Il diametro del bocchettone di rifornimento di un veicolo determina in definitiva la sua portata massima sicura.

Le maniglie con codice colore sugli erogatori di carburante hanno uno scopo importante, sebbene gli schemi di colori specifici varino a livello internazionale. Le stazioni europee di solito utilizzano il nero per il diesel e il verde per la benzina senza piombo, mentre le stazioni americane spesso designano il verde per il diesel, il giallo per l'etanolo E85 e altri colori (nero, rosso, bianco o blu) per vari tipi di benzina.

Per evitare errori di rifornimento, i progetti degli erogatori incorporano differenze fisiche. Gli erogatori diesel presentano diametri maggiori che non si adattano ai bocchettoni di rifornimento della benzina, mentre gli erogatori di benzina al piombo (dove ancora utilizzati) sono più larghi delle loro controparti senza piombo. Queste protezioni meccaniche completano la codifica a colori visiva.

Alcuni erogatori di carburante avanzati possono miscelare due diversi carburanti, creando miscele personalizzate per esigenze specifiche. Questa tecnologia serve molteplici scopi: miscelare olio con benzina per motori a due tempi, combinare carburanti ad alto e basso numero di ottano per creare gradi intermedi o miscelare idrogeno con gas naturale compresso (HCNG).

Per i rivenditori, la tecnologia di miscelazione offre vantaggi di inventario. Stoccando solo due carburanti di base, le stazioni possono fornire tre gradi distinti, migliorando l'efficienza del capitale, l'utilizzo dello stoccaggio e la rotazione dei prodotti.

L'accuratezza della misurazione del carburante rimane la funzione più critica dell'erogatore. I sistemi moderni utilizzano tipicamente contatori a pistoni a quattro tempi con encoder elettronici che convertono il movimento meccanico in impulsi elettrici. Laddove gli erogatori più vecchi collegavano i contatori direttamente ai display meccanici, le versioni contemporanee traducono questi impulsi in letture digitali.

Misurare la benzina presenta sfide uniche perché il liquido si espande e si contrae con i cambiamenti di temperatura, circa 4,5 volte più dell'acqua a 68°F (20°C). Per garantire l'equità, i governi stabiliscono rigorosi standard di misurazione.

Negli Stati Uniti, il National Institute of Standards and Technology (NIST) impone nel Manuale 44 che le misurazioni del carburante non possono superare lo 0,3% di errore. Per un acquisto di 10 galloni (37,9 litri), il volume effettivo erogato deve essere compreso tra 9,97 e 10,03 galloni (37,7-38,0 litri).

La temperatura di riferimento per la misurazione del volume della benzina è 60°F (15°C). A questo standard, 10 galloni di benzina si espanderebbero a circa 10,15 galloni (38,4 litri) a 85°F (29°C), ma si contrarrebbero a circa 9,83 galloni (37,2 litri) a 30°F (-1°C). Sebbene i volumi differiscano, il contenuto energetico rimane costante. È interessante notare che la benzina acquistata a 30°F contiene circa il 3,2% di energia potenziale in più rispetto allo stesso volume nominale acquistato a 85°F.

I moderni serbatoi di stoccaggio sotterranei, tipicamente costruiti con materiali non metallici sigillati (a volte con isolamento a doppia parete), aiutano a stabilizzare le temperature del carburante nonostante le fluttuazioni atmosferiche. Mentre le temperature dell'aria potrebbero oscillare tra 30°F e 85°F annualmente, le temperature dei serbatoi sotterranei rimangono relativamente costanti grazie alle proprietà isolanti del terreno circostante.

Attualmente, solo il Canada implementa la compensazione automatica della temperatura presso le stazioni di servizio al dettaglio, mentre il Regno Unito sta passando al sistema. Gli Stati Uniti non hanno adottato questa tecnologia, che introduce circa lo 0,1% di incertezza di misurazione aggiuntiva.

I governi di tutto il mondo mantengono una rigorosa supervisione delle apparecchiature di erogazione del carburante. Negli Stati Uniti, i dipartimenti di misurazione statali testano e certificano gli erogatori, imponendo multe per la non conformità. L'agenzia federale canadese Measurement Canada svolge funzioni simili. Tutti gli erogatori certificati devono visualizzare le date e i risultati delle ispezioni per la trasparenza dei consumatori.

Alcune nazioni, come il Messico, conducono ispezioni a sorpresa per prevenire misurazioni fraudolente. Questi quadri normativi contribuiscono a mantenere la fiducia del pubblico nelle transazioni di carburante.

Poiché i carburanti alternativi guadagnano terreno, la tecnologia degli erogatori continua a evolversi. Le stazioni di rifornimento di idrogeno stanno emergendo, con misurazioni basate sul peso (chilogrammi) piuttosto che sul volume. Gli standard statunitensi consentono non più del 2,0% di errore nell'erogazione di idrogeno.

Gli erogatori intelligenti stanno incorporando più sensori e sistemi di controllo per una maggiore precisione, sicurezza e praticità. Le iterazioni future potrebbero presentare un recupero avanzato dei vapori, l'integrazione automatizzata dei pagamenti e il monitoraggio della qualità in tempo reale.

• La valvola di arresto automatica è stata inventata nel 1939 da Richard C. Corson, che ha tratto ispirazione dai meccanismi dei serbatoi dei servizi igienici.
• Le valvole di separazione prevengono gli incidenti di fuga separando il tubo flessibile se un cliente dimentica di rimuovere l'erogatore.
• A Taiwan, in Australia e nel Regno Unito, il rifornimento self-service richiede di tenere continuamente l'erogatore fino al completamento del riempimento o al raggiungimento di un importo preimpostato.

La prossima volta che afferrerai un erogatore di carburante, considera il secolo di innovazione nelle tue mani, un perfetto connubio di ingegneria meccanica e controllo elettronico che eroga quantità precise di energia accuratamente misurata per mantenere il nostro mondo in movimento.