facsa - análisis degradación error global

Análisis de la degradación del error global

en contadores de agua

Francesc J. Gavara

Nuevos Retos en la Gestión de Contadores en los AbastecimientosValencia, 18 de Octubre de 2016

Problemática de la gestión del agua

Suficiencia de recursos hídricos

Gestión de la demandaGestión de

© Francesc Gavara - 2016

Gestión de la demanda

Modular consumo abonados

Optimizar pérdidas agua

Gestión de la oferta

Infraestructura

Balance hídrico de la IWA

Consumo

autorizado

Consumo

autorizado

Consumo

autorizado

facturado

Agua

facturada

Consumo no facturado medido

Consumo facturado no medido

Consumo facturado medido

Consumo exportado medido


Volumen

entrada

al

sistema

Pérdidas de

agua

Pérdidas

reales

Pérdidas

comerciales

autorizado

no facturado

Fugas en acometidas

Fugas y reboses en depósitos

Fugas en las tuberías de distribución

Errores en el tratamiento de los datos

Agua

no

facturada

Errores de medición

Consumo no facturado no medido

Consumo no autorizado

Importancia de las pérdidas de agua

32.000 Mm3

48.000 Mm3

Pérdidas reales

Pérdidas totales

7.500 millones

Pérdidas reales


16.000 Mm3

Mm3

Pérdidas comerciales

millones US$

6.500 millones

US$

14.000 millones

US$Pérdidas

comerciales

Pérdidas totales

Kingdom, B., Liemberger, R. & Marin, P., 2006. The Challenge of Reducing

Non-Revenue Water (NRW) in Developing Countries, Washington: The

World Bank Group.

Pérdidas comerciales

Existentes

Nivel económico


Nivel económico de los errores de medición

Inevitables

Curva de error de un contador

-20%

-10%

0%

10%

Err

or

(%)


-70%

-60%

-50%

-40%

-30%

10 100 1000 10000

Err

or

(%)

Caudal (l/h)


-20%

-10%

0%

10%

Err

or

(%)

Zona de no


-70%

-60%

-50%

-40%

-30%

10 100 1000 10000

Err

or

(%)

Caudal (l/h)

Zona de no

registro


-20%

-10%

0%

10%

Err

or

(%)

Zona de no Zona de


-70%

-60%

-50%

-40%

-30%

10 100 1000 10000

Err

or

(%)

Caudal (l/h)

Zona de no

registro

Zona de

transición


-20%

-10%

0%

10%

Err

or

(%)

Zona de comportamiento Zona de no Zona de


-70%

-60%

-50%

-40%

-30%

10 100 1000 10000

Err

or

(%)

Caudal (l/h)

Zona de comportamiento

estable

Zona de no

registro

Zona de

transición

¿Cuánta agua es capaz de registrar un

contador?

Patrón de consumoCurva de error

5

10

40

50 43,3

Wat

er c

onsu

mpt

ion

(%)


Error medio ponderado

-10

-5

0

1 10 100 1000

Err

or

(%)

Flow rate (l/h)

0

10

20

30

4,71,9 1,3 0,8 0,5 0,4 1,1 1,1

6,3

25,3

11,9

1,2 0,2

Wat

er c

onsu

mpt

ion

(%)

Flow rate (l/h)

Necesitamos encontrar respuesta a estas

preguntas:

¿Qué contador instalamos?

¿Cuál será su período óptimo de renovación?


Para responderlas debemos saber:

¿Cuál es el error inicial de un contador? ¿Cómo se degrada este error?


?

Etapas de la investigación

• Problemática de la gestión del agua• Necesidad control proceso de mediciónIntroducción

• Importancia de las pérdidas comerciales• Estado del arte

Gestión de las pérdidas comerciales en abastecimientos de agua

• Consumidores domésticos• Consumidores no domésticos: Grandes consumidoresPatrón de consumo

• Ensayo y análisis de 5.904 contadores• 52 modelos diferentes / 5 tecnologías de medición

Análisis de los errores iniciales en contadores de agua


• 52 modelos diferentes / 5 tecnologías de medicióncontadores de agua

• Ensayo y análisis de 1.456 contadores• 7 modelos diferentes / 3 tecnologías de medición

Análisis de la degradación del error global en contadores de agua

• Estimación de la vida útil de los contadores• Valoración económica de las pérdidas comercialesEstudio económico

• Errores iniciales y degradación en contadores domésticos• Impacto económico de las pérdidas comercialesConclusiones

• Aumento de las muestras (grandes consumidores)• Profundización en factores que afecten a la degradaciónDesarrollos futuros

1.413 contadores domésticos

Tecnología Modelo Contadores Totales

Velocidad Chorro únicoM1 817

1.223M2 406

VolumétricosM3 92

190

Muestras seleccionadas por edad y volumen acumulado


Volumétricos 190M4 98

1.413

1.413 contadores domésticosEnsayados a 7 caudales: Caudal de arranque y EMP

Edad

(años)Qarr (l/h) 15 30 60 120 750 1500 3000 EMP

1MEDIA 6,36 -15,72 -2,99 -0,10 -1,48 -2,85 -2,29 -0,01 -2,76

DESV EST - - - - - - - - -

3MEDIA 18,99 -70,84 -21,63 -4,95 -2,67 -0,40 -0,33 -0,06 -6,84

DESV EST 14,20 35,95 31,37 14,21 8,07 2,65 2,06 1,59 5,22


DESV EST 14,20 35,95 31,37 14,21 8,07 2,65 2,06 1,59 5,22

4MEDIA 22,37 -80,75 -34,32 -9,32 -4,23 -1,70 -1,37 -1,12 -9,50

DESV EST 12,23 28,94 37,41 12,62 6,70 2,71 2,45 2,23 3,22

5MEDIA 26,12 -50,95 -20,93 -7,73 -3,64 -0,60 -0,33 -0,22 -7,35

DESV EST 36,09 40,36 35,39 21,26 11,44 2,47 2,14 5,44 4,66

6MEDIA 17,37 -66,67 -21,09 -4,90 -4,46 -1,99 -1,63 -1,12 -8,70

DESV EST 10,93 39,57 32,01 4,61 2,18 1,92 2,02 1,52 2,71

7MEDIA 17,71 -64,75 -22,66 -7,92 -4,24 -2,81 -2,05 -4,06 -9,21

DESV EST 12,76 35,00 31,68 13,30 3,94 2,44 2,32 16,89 3,28

8MEDIA 15,70 -54,73 -18,11 -7,61 -3,97 -2,27 -2,57 -6,75 -8,57

DESV EST 13,35 35,80 32,78 18,24 7,76 4,31 8,49 21,96 5,28

9MEDIA 15,49 -55,40 -11,48 -3,64 -2,39 -0,06 -2,18 -6,33 -6,69

DESV EST 22,59 36,23 21,49 15,55 9,25 3,37 14,91 24,91 4,65

Mayor deterioro a caudales bajos

Evolución del error a cada caudal


Comparativa evolución del EMP con la edadVolumétricos vs Velocidad

-4

-2

0


y = -0,48ln(x) - 7,4455

R² = 0,7595

y = -0,5733x - 2,9618

R² = 0,6735

y = -0,6769x - 1,1689

R² = 0,7053

y = -1,5496x - 1,0739

R² = 0,9998

-12

-10

-8

-6

0 2 4 6 8 10

Err

or

(%)

Edad (años)

M1

M2

M3

M4

y = -1,03ln(x) + 2,7749

R² = 0,539

-8

-6

-4

-2

0

Comparativa evolución del EMP con el volumenDegradaciones suaves vs intensas


y = -5E-07x2 - 0,0002x - 6,2169

R² = 0,8576

y = -1,59ln(x) + 5,8112

R² = 0,6525

y = -0,0006x - 7,2713

R² = 0,7021

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000

Err

or

(%)

Volumen acumulado (m3)

M1

M2

M3

M4

Evolución del EMP: edad y volumen

1

2 6

1

2

1

1

1

4

6

1

1

2

12

34

1

2

-5

0

La dispersión de los errores aumenta con la edad

Para una misma edad, el error aumenta con el volumen vs patrón consumo


2

3

4

5

6 2

3

4

2

4

3

5

6

2

3

1

2

3

5

6

3

4

5

6

4

5

6

-25

-20

-15

-10

0 2 4 6 8 10 12

Err

or

(%)

Edad (años)

Volumen

acumulado

1: 0-1000 m3

2: 1000-2000 m3

3: 2000-3000 m3

4: 3000-4000 m3

5: 4000-5000 m3

6: 5000-6000 m3

Modelo combinado de degradaciónAjuste mediante iteraciones de regresiones múltiples

Err

or g

loba

l (%

)

-10

-5

0


Volumen (m3)Edad (años)

Err

or g

loba

l (%

)

0 3000 60009000 0

24

6 810

-20

-15

εglobal = (-0,34 · log(edad+1) ) + ( - 0,002 · Vol + 1,69 · 10-7 · Vol2 – 4,72)

Errores globales por modelo (6 años)Resultados

-5,26-6

-4

-2

0

%


Error global parque contadores joven: -7,8%

-8,31

-6,40

-5,26

-10,73-12

-10

-8

-6

M1 M2 M3 M4

%

Degradación por modelo (6 años)Velocidad vs Volumétricos

-4,18-6

-4

-2

0

%


Precisión: tolerancias muy estrechas sujetas a grandes y

prematuros desgastes

-5,01

-3,10

-4,18

-9,65-12

-10

-8

-6

M1 M2 M3 M4

%

Degradación del error en contadores de aguaConclusiones

• Depende fuertemente del modelo

• Grandes variacionesError medio ponderado

• Velocidad: -0,72%

• Volumétricos: -1,56%Degradación media anual


• Velocidad: 1,3%

• Volumétricos: 4,7%Defectuosos

• Mayor problemática en contadores de velocidadSobrecontaje

• Edad: excepto para un modelo, ha sido lineal

• Volumen: depende directamente del modeloTendencia degradación

• Gran dificultad en conseguir contadores precisos a caudales bajos y a la vez robustos.

Contador ideal

Análisis de la degradación del error global

en contadores de agua

Francesc J. Gavara

Nuevos Retos en la Gestión de Contadores en los AbastecimientosValencia, 18 de Octubre de 2016

facsa - análisis degradación error global

Environment