importancia de la micromedición
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Importancia de la Micromedición Dirección de Monitoreo y Evaluación
Gustavo Maldonado Ayres
Coordinador de Dirección
3
TAPON DEL PERNO
REGULADOR
PERNO REGULADOR
FILTRO
TURBINA O ROTOR
PIÑONES
Cámara de
medición
Tren reductor
Totalizador PARTES DEL MEDIDOR
PARTES DEL MEDIDOR
TAPON DEL PERNO
REGULADOR
PRECINTO DE
CALIBRACIÓN
TOTALIZADOR
DE VOLUMEN
(M3)
INDICADOR
DE FLUJO
CARCASA O CUERPO
ACOPLE O EXTENSIÓN
PARTES DEL MEDIDOR
1. Originales • Tubo Venturi • Pitot • Placa orificio
2. Electrónicos • Electromagnético • Ultrasonido (efecto Doppler y tiempo de transito)
3. Medidores velocimetricos • Microturbina • Turbina • Helice
4. Medidores de canal abierto 5. Medidores volumétricos
• Pistón • Disco nutativo
TIPOS DE MEDIDORES
(1) (2)
𝒉𝟐
Agua
𝒉𝟏
𝒉 𝒉 = (𝒉𝟏 − 𝒉𝟐)
Hg 𝑨𝟏 = 𝑨𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒕𝒖𝒃𝒆𝒓í𝒂
𝑨𝟐 = 𝑨𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒄𝒖𝒆𝒍𝒍𝒐
MEDIDORES DEL TIPO TUBO VENTURI
Las técnicas de pitometria involucran varias acciones, desde la determinación del diámetro real de la tubería hasta el trazado de la curva de velocidades.
MEDIDORES DEL TIPO TUBO PITOT
El principio básico semejante al de un generador eléctrico. De acuerdo con las leyes de Faraday, el movimiento de un fluido conductor atravesando un campo magnético induce una tensión en la dirección normal al del campo magnético y la dirección media de las partículas del fluido.
MEDIDORES DEL TIPO ELECTROMAGNÉTICO
Medidor de canal abierto es un tipo de venturi, consistiendo en un canal de entrada con convergencia de las paredes y base; un cuello con paredes paralelas y base inclinada para bajo y un canal de salida con paredes divergentes y base inclinada para cima.
MEDIDORES DEL TIPO CANAL PARSHALL
Tipo de lectura:
Horizontal 45° Vertical
Chorro múltiple Chorro único
Concéntrico Volumétrico Magnético
Chorro múltiple Combinado Woltmann Horizontal
Woltmann Vertical
Electromagnético
Remota Toque Prepago
Principio de Funcionamiento:
CLASIFICACIÓN DE LOS MEDIDORES
01
02
05
04
03
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
01 Cuerpo o carcasa
02 Fitro de ingreso
03 Tornillo de regulación
04 Junta tórica del regulador
05 Tapón de regulación
06 Junta tórica de la cámara de distribución
07 Cámara de distribución
08 Eje de la cámara
09 Casquillo de la turbina
10 Turbina o rotor
11 Eje de la turbina
12 Imán transmisor o propulsor
13 Casquillo de la placa de presión
14 Ágata o zafiro
15 Placa de presión
16 Junta tórica de cierre
17 Anillo deslizante
18 Anillo de trava
19 Tuerca de cierre
20 Protección magnética interior
21 Protección magnética exterior
22 Esfera o cámara de registro
23 Placa de marcado
24 Luneta o cúpula
25 Protección lateral
26 Tapa
DESPIECE MEDIDOR CHORRO MÚLTIPLE
2
1
3
4
5
6
7
8
4
9
10
12
11
N° ELEMENTO
1 Luneta ó cúpula
2 Placa de marcado
3 Esfera o cámara de registro
4 Junta Tórica
5 Imán seguidor
6 Elementos de cierre
7 Anillo antimagnético
8 Placa de Presión
9 Turbina o rotor
10 Cuerpo o carcasa
11 Eje de la cámara de medición
12 Filtro
DESPIECE MEDIDOR CHORRO ÚNICO
Chorro único
Chorro múltiple
de Velocidad
Pistón Rotativo
Disco Nutativo
Volumétricos
CLASIFICACIÓN DE LOS MEDIDORES
Característica Chorro único Chorro múltiple Volumétrico
Resistencia al flujo de agua
Debido a la sencillez de su diseño y menor cantidad de piezas ofrece menos resistencia al flujo de agua, por lo que puede instalarse en zonas con poca presión en la red (0,5 BAR). En otras palabras, el medidor presenta una menor pérdida de carga.
Por la estructura que presenta, este medidor puede instalarse en zonas con presiones media-alta (mayor a 0,5 BAR). El medidor presenta una mayor pérdida de carga que el chorro único.
Por la estructura que presenta, este medidor puede instalarse en zonas con presiones altas (mayor a 1 BAR). El medidor presenta una mayor pérdida de carga que el chorro múltiple.
Inicio de funcionamiento
Independientemente de la precisión, el medidor empieza a registrar a caudales bajos (ej: a 6 l/h para medidores de 15 mm), siendo más sensible que el chorro múltiple. La Norma Metrológica Peruana exige recién a partir del caudal nominal un margen de tolerancia de ±5% (ejemplo: Para un medidor de 15 mm el Qn es 30 l/h), no interesando el tipo de medidor.
Sin importar la precisión, el medidor empieza a registrar a caudales mayores (ej: 10 l/h para medidores de 15 mm)
Sin importar la precisión, el medidor empieza a registrar a caudales menores (ej: 2 l/h para medidores de 15 mm)
Partículas en el agua
Por su diseño, permite la admisión de partículas discretas hasta 2 mm de diámetro, apto para redes de agua muy antiguas que tienen problemas de roturas.
Admite partículas de hasta 1 mm de diámetro.
Admite partículas de hasta 0,1 mm de diámetro.
DIFERENCIA ENTRE TIPOS DE MEDIDOR
Característica Chorro único Chorro múltiple Volumétrico
Estabilidad de turbina
Al ser un diseño de chorro único, el rotor (turbina) es golpeado tangencialmente en un solo lado, tendiendo a perder el equilibrio dinámico, por lo que tiende a desplazarse en sentido perpendicular al chorro de agua, por lo cual el pivote (eje) del medidor tiende a desgastarse con mayor facilidad.
El diseño permite que “múltiples chorros” golpeen el rotor del medidor en todo su perímetro por lo que los chorros opuestos anulan el desplazamiento del medidor, permitiendo que el rotor en su funcionamiento se encuentre dinámicamente balanceado, prolongando su vida útil.
No presenta turbina por lo que no tiene influencia del chorro de ingreso.
Pivote o eje de la turbina
Por el mayor desgaste que presenta el pivote, este medidor tiene una vida útil media de 4 años, dependiendo de las condiciones de uso.
El medidor es más resistente que el chorro único y su vida útil se encuentra por encima de los 05 años.
El medidor es más resistente que los de chorro y su vida útil se encuentra por encima de los 05 años.
Costo del medidor
Medidores de bajo costo. De acuerdo a las bases del Sistema Integral de Actividades Comerciales (SIAC) se han ofertado a S/.51,03 para medidores de 15 mm.
Costo medio es mayor (en relación de 9 a 10) respecto al chorro único. De acuerdo a las bases del Sistema Integral de Actividades Comerciales (SIAC) se han ofertado a S/.55,50 para medidores de 15 mm.
Costo medio es mayor (en relación de 3 a 1) respecto al chorro múltiple.
DIFERENCIA ENTRE TIPOS DE MEDIDOR (II)
Diámetro (mm)
Caudal Nominal (Qperm)
15 0.75
15 1.0
15 1.5
Diámetro (mm)
Caudal Nominal (Q3)
15 1.0
15 1.6
15 2.5
Caudal del medidor:
NMP 005 - 1996 NMP 005 - 2011
Clase Caudal Nominal (Qperm)
Caudal Mínimo
(Qm)
A 1.5 60.0
B 1.5 30.0
C 1.5 15.0
D 1.5 7.5
Relación (Q3/Q1)
Caudal Nominal
(Q3)
Caudal Mínimo
(Q1)
63 2.5 39.7
80 2.5 31.2
100 2.5 25.0
125 2.5 20.0
160 2.5 15.6
200 2.5 12.5
400 2.5 6.25
Clase o Relación: NMP 005 - 1996 NMP 005 - 2011
CLASIFICACIÓN DE LOS MEDIDORES
30 120 1 500 3 000
NMP 005 1996
20 32 2 500 3 125
Caudal (l/h)
Q3: 2 500 l/h R 125
Qperm: 1 500 l/h Clase: B
NMP 005 2011
Caudal (l/h)
+5%
+2%
0%
-2%
-5%
+5%
+2%
0%
-2%
-5%
COMPARACIÓN DE CAUDALES DE EVALUACIÓN ENTRE NORMAS METROLÓGICAS
-40%
-30%
-20%
-10%
0%
10%
1 10 100 1000 1000030 120
Caudal de Prueba (l/h)
Err
or
rela
tivo
(%
)
1500
0%
-10%
-20%
-50%
-100%
+10%
Sobre registro Sub registro
Registrado ó Medido
Caudal minimo
Caudal de arranque
DETERMINACIÓN DE LA CURVA DE FUNCIONAMIENTO DEL MEDIDOR
TABLA DE UTILIZACION Y VIDA UTIL DE MEDIDORES Diám. (mm) Consumo mes (m3) Vida Útil Medidor Propuesto
(Deseable)
Min. Máx. Años Volumen
(m3)
Tipo Q3
(m3/h)
R
(Q3/Q1)
15 0 20 8 3,125 Chorro único 2.5 125
15 21 50 8 3,125 Chorro Múltiple 2.5 100
15 51 120 8 3,125 Volumétrico 2.5 160
15 51 180 8 9,375 Electromagnético 2.5 160
20 121 180 7 5,000 Chorro único 4 160
20 121 180 7 5,000 Chorro Múltiple 4 160
20 181 270 7 5,000 Volumétrico 4 160
20 271 350 7 15,000 Electromagnético 4 160
25 271 350 6 7,875 Chorro único 6.3 160
25 271 350 6 7,875 Chorro Múltiple 6.3 160
25 351 420 6 7,875 Volumétrico 6.3 160
25 421 600 6 23,625 Electromagnético 6.3 160
40 421 600 4 20,000 Chorro único 16 160
40 421 600 4 20,000 Chorro Múltiple 16 160
50 601 900 4 31,250 Chorro único 25 160
50 901 9,000 4 62,500 Woltmann 25 160
80 901 9,000 3 78,750 Chorro único 63 160
80 9,001 33,000 3 157,500 Woltmann 63 160
100 23,001 120,000 3 750,000 Electromagnético 250 250
150 100,001 Más 3 1,500,000 Electromagnético 630 250
En la siguiente tabla se establece la vida media de los medidores:
-40%
-30%
-20%
-10%
0%
10%
1 10 100 1000 10000
Q min = 30 l/h Q tran = 120 l/h
Caudal de Prueba
Err
or
rela
tivo
Q perm = 1500 l/h
Distribución de
errores por caudal
-38.58% -4.14% -3.32%
RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO
-28.00%
-51.98%
-2.85%
-9.73%
-17.35% -17.95%
-39.91%
-51.09%
-60%
-50%
-40%
-30%
-20%
-10%
0%
10%
Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7 Año 8
Permanente
Transitorio
Mínimo
Fuente: Monitoreo del parque de medidores Laboratorio móvil de medidores
Los resultados son mas confiables cuanto mas puntos (caudales) evaluados se obtengan, sobre todo para caudales bajos que existe mayor dispersión como se observa en la siguiente diapositiva.
RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO - SEDAPAL
CURVA DE PRECISION
-10%-9%-8%
-7%-6%-5%-4%
-3%-2%-1%0%
1%2%3%4%
5%6%7%8%
9%10%
10 100 1000 10000
CAUDAL LPH
ER
RO
R (
%)
ERROR EN EL VOLUMEN REGISTRADO
S E D A P A L /E M R
N is : 3 0 3 8 7 0 1 E S T A D O : E C 0 1 2
D ire c c ió n : C A G R A U , A L M IR A N T E M IG U E L 3 5 9 IN T : M Z : L T :
C o m p le m e n to : U R B A : U R B S A N M IG U E L D IS T : 0 3 2
M e d id o r: 1 1 9 6 0 8 0 5 5 2 D IA M : 1 5 m m P to . A rra n q u e : 1 8 L /H
Q m . 3 0 Q t. 1 2 0 Q p .
A N A L IS IS D E L E C T U R A S D E C A U D A L E S IN S T A N T A N E O S
D ic ie m b re 1 5 , 2 0 0 0
C A U D A L E S IN S T A N T A N E O S D E C O N S U M O
0
5 0
1 0 0
1 5 0
2 0 0
2 5 0
3 0 0
3 5 0
4 0 0
11
-S
ep
-1
8H
rs
11
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-2
2H
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12
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-0
2H
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6H
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-S
ep
-2
2H
rs
DETERMINACIÓN DE PÉRDIDAS NO FÍSICAS POR ERRORES DE LA MEDICIÓN
Como se indica, el perfil de consumo es la tendencia (caudal) o forma de utilizar el agua de cada consumidor durante un periodo determinado.
P e r f il d e C o n s u m o T ip o
5
1 0
2 5
3 0
2 5
5
0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
0 _ 1 0 1 0 _ 3 0 3 0 _ 1 2 0 1 2 0 _ 3 6 0 3 6 0 _ 7 2 0 7 2 0 _ 3 0 0 0
C a u d a l l /h
% c
on
su
mo
El consumo se hace a
distintos caudales
PERFIL DE CONSUMO DE CLIENTES
P e r f il d e C o n s u m o T ip o
5
1 0
2 5
3 0
2 5
5
0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
0 _ 1 0 1 0 _ 3 0 3 0 _ 1 2 0 1 2 0 _ 3 6 0 3 6 0 _ 7 2 0 7 2 0 _ 3 0 0 0
C a u d a l l /h%
co
ns
um
o
Error del medidor en
estos caudales-100% -10% -1% 0,5% -0,5% 0%
Volumen Registrado
(litros)0 9 24,75 30,15 24,88 5
Total Registrado por
100 litros de consumo
real93,8 litros 93.8%Rendimiento
El consumo se
hace a distintos
caudales
El medidor tiene
distintas errores
en estos
caudales
¿CÚAL ES LA EFICIENCIA O RENDIMIENTO DEL MEDIDOR?
Curvas metrológicas
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
150110 120 130 14070 90 90 10030 40 50 608 9 10 205 6 70 .9 1 2 3
Curvas metrológicas y eficiencia de medición
0 .5 0 .6 0 .7 0 .80 .1 0 .2 0 .3 0 .4 4
Volumétrico AWWA
Volumétrico ISO Clase C
Medidor viejo
Histograma de consumo
0
20
40
60
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Q
V, %
Histograma de consumo
0
2
4
6
8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Q
V, %
Err
or
%
Gasto %
Medición orientada a la eficiencia
84
86
88
90
92
94
96
98
100
Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7
Ren
dim
ien
to
Facturacion / Flujo de Caja perdidAs Costo
(al valor actual)
de Pérdidas
por Eficiencia
EVALUACIÓN DEL COSTO DE LA INEFICIENCIA
Consumo Grande
Consumo Pequeño
DiámetroGrande
• Situación deseada • Subregistro por sobredimensionamiento del medidor. • Alto costo del medidor respecto al consumo.
DiámetroPequeño
• Rápido subregistro por desgaste. • Corto periodo de vida del medidor • Restricción del consumo del cliente.
• Situación deseada
RESUMEN DEL DIMENSIONAMIENTO
Evolución de la Lectura del Medidor
Reduce Los Costos de Lectura del Medidor
Mejora Seguridad del trabajo
Mejora la Eficiencia para Leer por Demanda
Elimina el Alto Costo de Lectura
Reduce el Costo de Lectura
Mejora Exactitud & Eficiencia
Reduce el Costo Alto de Lectura
Mejora la Seguridad
Reduce Lecturas Inaccesibles
Acorta el tiempo entre Lectura y Facturación
Reduce el Número de Re-Lecturas
Aumenta la Eficiencia
Mejoramiento de Entrada de Datos
Más Datos en el Campo
Mejora la Productividad en la Lectura del Medidor
Lectura
Automática
Medidores
Lectura de
Medidores
por RF
Lectura
Electrónica
Medidores
Lectura
con Hand-
Held
Libros y
Tarjetas
MÉTODOS DE LECTURAS
Elementos Extraños
Se introducen piedras para trabar
paletas
Se coloca pegamento en la base
para dificultar giro de paletas
Se coloca palo plástico para trabar
paletas
VANDALISMO DE MEDIDORES
PROBLEMÁTICA
MATRIZ SECUNDARIA
TUBERIA DE CONDUCCIÓN
CAJA PORTAMEDIDOR
FRENTE DE PREDIO
MEDIDOR
CALZADA
VÁLVULA
DE PASO
CONEXIÓN DOMICIALIARIA DE AGUA POTABLE
• Conjunto de operaciones que establecen la relación entre los valores indicados por un medidor y los valores correspondientes materializados por patrones.
Debe además, incluir una estimación de la incertidumbre en la medición.
CALIBRACIÓN
• Error: Resultado de una medición menos un valor verdadero del mensurando
• Error=Medida-Referencia
• Valor Verdadero: Valor consistente con la definición de una magnitud particular dada.
• Este es un valor que se obtendría por una medición perfecta
• Todo valor verdadero es por naturaleza indeterminado
ERROR
Procedimiento técnico que determina el grado de precisión del medidor de acuerdo a las normas metrológicas vigentes
Vr Agua Medidor Válvula de
regulación
Recipiente
Patrón
Indicador de
caudal
Vm
Vm-Vr Vr
E%= x 100
CONTRASTACIÓN
45
Metrología: Ciencia de las mediciones y sus aplicaciones.
Medición: Proceso que consiste en obtener experimentalmente uno o varios valores que pueden atribuirse razonablemente a una magnitud.
Mensurando: Magnitud que se desea medir.
Magnitud: Propiedad de un fenómeno o sustancia que puede expresarse cuantitativamente mediante un número y una referencia.
Exactitud: Grado de concordancia entre un valor medido y un valor verdadero del mensurando.
Precisión: Grado de concordancia entre las indicaciones o valores medidos obtenidos en mediciones repetidas de un mismo objeto.
PRINCIPALES DEFINICIONES
1) RADIAL: El flujo es predominantemente radial. … Ejemplo: bombas centrífugas.
2) MIXTAS: El flujo es diagonal, o sea es, parte axial y parte radial… Ejemplo: turbina Francis. 3) AXIAL: El flujo es axial.
… Ejemplo: ventiladores axiales, hélices.
CLASIFICACIÓN CONFIRMA A LA DIRECCIÓN DE FLUJO
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