Evaluación del error global de contadores de agua domésticos y análisis de su degradación a partir de una muestra real. Análisis económico como criterio de renovación

Abstract

[EN] Based on environmental and economic considerations, the importance of maintaining water meters in optimal conditions is essential for sustainability of supply. Despite this, and water meters being the only control element that the company possesses in order to identify its users consumption levels, it is not always given the importance it deserves.

Water meters, like any other device are subject to wear and deteriorate over time and as a result, they lose the required accuracy of measurement. For this reason, is important for the company to choose from the existing measurement technologies the one that best suits its supply conditions, taking into account the increased measurement errors that occur over time.

Since the duration of water meters depends on the effective management of these devices (from selection to renewal), the purpose of this final master’s project is to provide to managers a useful procedure of analysis that can be applied when selecting the meters for its supply.

This project presents a study of the performance of single-jet meters, which is the technology most widely applied to measure user consumption of the residential environment. Additionally, the main factors that affect the accuracy in these meters, the procedure for determining the curve of error in the laboratory, and the influences of the consumption pattern of users will be analyzed (these two last elements will be explored in order to determine the weighted error).

In a complementary manner, the degradation of the weighted error, in function of variables such as age and cumulative volume, is analyzed in order to later determine the optimum renewal period according to economic criteria. For this purpose, a sample of single-jet meters with similar performance characteristics and a specific commercial model, installed in homes in the city of study was selected. The consumption pattern of the water supply used was determined by the company FACSA.

The sample of water meters is tested in a laboratory at different flow rates, drawing particular attention to the lower flow rates, since it is at these rates that the meters demonstrate increased measurement error. The objective of this experiment is to compare the volume registered by the meters against the registered volumetrically by the tanks of the test bench. By comparing the differences of these volumes applied to different currents, the error curve will be able to be identified and this, combined with the consumption pattern of domestic users, will provide information about the weighted error, being this a measure of the real performance of a water meter when registering the water consumption of a given type of user. The use of these same procedures applied to different meters and users of the supply will help to determine global error of the meters of the water company.

With the obtained results, an economic study was performed through a sensitivity analysis of the variables involved (such as the cost of water per cubic meter), in order to estimate the optimum renewal period.

Finally, it should be noted that, although in many cases the renewal criteria is governed by internal company regulations (for example by limiting the number of years in service), or by failure finalist of the meter (when it completely stops working), studies like this one can be seen as a helpful tool to review this criteria. In addition, the results could be of interest for the manufacturers themselves, serving as a point of reference to ensure improvements in the design of these devices.

[ES] Partiendo de consideraciones ambientales y económicas, la importancia de mantener un parque de contadores de agua en buen estado es esencial para la sostenibilidad del abastecimiento. Pese a esto, y al ser el contador el único elemento de control con el que cuenta la empresa para conocer el consumo de los usuarios, no siempre se le da la importancia que se merece.

Los contadores, al igual que cualquier otro dispositivo están sujetos a desgaste y con el paso del tiempo, pierden la calidad de medición requerida. Es por esto, que es de importancia para la empresa elegir de entre las tecnologías de medición existentes, la que mejor se ajuste a las condiciones particulares del abastecimiento, teniendo en cuenta además el aumento de los errores de medición con el paso del tiempo.

Puesto que la gestión del parque de contadores comprende toda la vida útil de este dispositivo (desde su selección hasta la renovación), con este trabajo fin de máster se pretende facilitar al gestor del parque de contadores un procedimiento de análisis útil a la hora de realizar la selección de los contadores.

En el presente trabajo se hace un estudio del funcionamiento de contadores de chorro único, siendo ésta la tecnología más utilizada para la medición del consumo de usuarios del entorno residencial. También se hace un análisis de los principales factores que afectan a la precisión en este tipo de contadores, del procedimiento para la determinación de la curva de error en laboratorio y de las influencias de las pautas de consumo de los usuarios (estos dos últimos con el fin de determinar su error ponderado).

De forma complementaria, se analiza la degradación del error ponderado en función de las variables edad y volumen acumulado para posteriormente determinar el período óptimo de renovación mediante criterios económicos.

Para esto, se seleccionó una muestra de contadores de chorro único con características similares de funcionamiento y de un modelo comercial en concreto, instalados en viviendas de la ciudad de estudio. El patrón de consumo usado, es el determinado por la empresa FACSA.

La muestra de contadores se ensayó en laboratorio a diferentes caudales, teniendo especial interés el comportamiento a caudales bajos puesto que a estos caudales es donde los contadores tienen mayor error de medición. El objetivo del ensayo consiste en comparar el volumen que registran los contadores con el que se mide de forma volumétrica en las probetas del banco de ensayo. Al comparar dichos volúmenes para diferentes caudales se obtiene la curva de error, la cual combinada con el patrón de consumo de los usuarios domésticos permiten conocer el error ponderado, siendo éste una medida del rendimiento real de los contadores al registrar el consumo de agua para un usuario determinado. Procediendo de la misma manera para diferentes contadores y tipos de usuarios del abastecimiento, permitirían conocer el error global conjunto del parque de contadores.

Con los resultados obtenidos, se realiza un estudio económico mediante un análisis de sensibilidad de las variables que intervienen (como por ejemplo el costo del agua por metro cúbico), en aras de estimar el período óptimo de renovación.

Finalmente, cabe señalar que, aunque en muchas ocasiones los criterios de renovación vienen regidos por reglamentos internos de las empresas (por ejemplo limitando el número de años en servicio), o por fallo finalista del contador (cuando éste se detiene por completo), estudios como el presente podrían ser de utilidad para revisar dichos criterios. Así también, los resultados podrían ser de interés para los propios fabricantes, siendo un punto de referencia para garantizar mejoras en el diseño de este tipo de dispositivos.

[CA] Partint de consideracions ambientals i econòmiques, la importància de mantindre un parc de comptadors d'aigua en bon estat és essencial per a la sostenibilitat de l'abastiment. Malgrat açò, i al ser el comptador l'únic element de control amb què compte l'empresa per a conéixer el consum dels usuaris, no sempre se li dóna la importància que es mereix.

Els comptadors, igual que qualsevol altre dispositiu estan subjectes a desgast i amb el pas del temps, perden la qualitat de mesurament requerida. És per açò, que és d'importància per a l'empresa triar d'entre les tecnologies de mesurament existent, la que millor s'ajuste a les condicions particulars de l'abastiment, tenint en compte a més l'augment dels errors de mesurament amb el pas del temps.

Donat que la gestió del parc de comptadors comprén tota la vida útil d'este dispositiu (des de la seua selecció fins a la renovació) , amb este treball fi de màster es pretén facilitar al gestor del parc de comptadors un procediment d'anàlisi útil a l'hora de realitzar la selecció dels comptadors.

En el present treball es fa un estudi del funcionament de comptadors de doll únic, sent esta la tecnologia més utilitzada per al mesurament del consum d'usuaris de l'entorn residencial. També es fa una anàlisi dels principals factors que afecten la precisió en este tipus de comptadors, del procediment per a la determinació de la corba d'error en laboratori i de les influències de les pautes de consum dels usuaris (estos dos últims a fi de determinar el seu error ponderat).

De forma complementària, s'analitza la degradació de l'error ponderat en funció de les variables edat i volum acumulat per a posteriorment determinar el període òptim de renovació per mitjà de criteris econòmics. Per a açò, es va seleccionar una mostra de comptadors de doll únic amb característiques semblants de funcionament i d'un model comercial en concret, instal·lats en vivendes de la ciutat d'estudi. El patró de consum utilitzat, és el determinat per l'empresa FACSA.

La mostra de comptadors es va assajar en laboratori a diferents cabals, tenint especial interés el comportament a cabals baixos ja que a estos cabals és on els comptadors tenen major error de mesurament. L'objectiu de l'assaig consistix a comparar el volum que registren els comptadors amb què es mesura de forma volumètrica en les provetes del banc d'assaig. Al comparar els nomenats volums per a diferents cabals s'obté la corba d'error, la qual combinada amb el patró de consum dels usuaris domèstics permeten conéixer l'error ponderat, sent este una mesura del rendiment real dels comptadors al registrar el consum d'aigua per a un usuari determinat. Procedint de la mateixa manera per a diferents comptadors i tipus d'usuaris de l'abastiment, permetrien conéixer l'error global conjunt del parc de comptadors.

Amb els resultats obtinguts, es realitza un estudi econòmic per mitjà d'una anàlisi de sensibilitat de les variables que intervenen (com per exemple el cost de l'aigua per metre cúbic) , a fi d'estimar el període òptim de renovació.

Finalment, cal assenyalar que, encara que moltes vegades els criteris de renovació vénen regits per reglaments interns de les empreses (per exemple limitant el nombre d'anys en servici) , o per fallada finalista del comptador (quan este es deté per complet) , estudis com el present podrien ser d'utilitat per a revisar aquests criteris. Així també, els resultats podrien ser d'interés per als propis fabricants, sent un punt de referència per a garantir millores en el disseny d'este tipus de dispositius.