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

MEDIDORES DEL TIPO ULTRASONIDO

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

WS woltmann vertical WP woltmann Horizontal

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

(convencional)

MEDICIÓN POR NECESIDADES

-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

-S

ep

-2

2H

rs

12

-S

ep

-0

2H

rs

12

-S

ep

-0

6H

rs

12

-S

ep

-1

0H

rs

12

-S

ep

-1

4H

rs

12

-S

ep

-1

8H

rs

12

-S

ep

-2

2H

rs

13

-S

ep

-0

2H

rs

13

-S

ep

-0

6H

rs

13

-S

ep

-1

0H

rs

13

-S

ep

-1

4H

rs

13

-S

ep

-1

8H

rs

13

-S

ep

-2

2H

rs

14

-S

ep

-0

2H

rs

14

-S

ep

-0

6H

rs

14

-S

ep

-1

0H

rs

14

-S

ep

-1

4H

rs

14

-S

ep

-1

8H

rs

14

-S

ep

-2

2H

rs

15

-S

ep

-0

2H

rs

15

-S

ep

-0

6H

rs

15

-S

ep

-1

0H

rs

15

-S

ep

-1

4H

rs

15

-S

ep

-1

8H

rs

15

-S

ep

-2

2H

rs

16

-S

ep

-0

2H

rs

16

-S

ep

-0

6H

rs

16

-S

ep

-1

0H

rs

16

-S

ep

-1

4H

rs

16

-S

ep

-1

8H

rs

16

-S

ep

-2

2H

rs

17

-S

ep

-0

2H

rs

17

-S

ep

-0

6H

rs

17

-S

ep

-1

0H

rs

17

-S

ep

-1

4H

rs

17

-S

ep

-1

8H

rs

17

-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

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

GRACIAS

CONEXIONES CLANDESTINAS

PROBLEMÁTICA

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

INSTALACIÓN DEL MEDIDOR

ESQUEMA DE CAJA DE CONTROL

MATRIZ SECUNDARIA

TUBERIA DE CONDUCCIÓN

CAJA PORTAMEDIDOR

FRENTE DE PREDIO

MEDIDOR

CALZADA

VÁLVULA

DE PASO

CONEXIÓN DOMICIALIARIA DE AGUA POTABLE

MEDICIÓN EN MULTIFAMILIARES

EVALUACIÓN DE MEDIDORES

• 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

GUSTAVO MALDONADO

COORDINADOR DE DIRECCIÓN

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

BALANCE OFERTA Y DEMANDA

Lograr una micromedición cercana al 100%:

Mejorará la continuidad y presión del servicio Podrá aumentar la cobertura