Estudio sobre la idoneidad de los contadores de agua volumétricos para la medición del consumo doméstico en un abastecimiento

Abstract

[EN] Apparent losses are presented as an essential component of water losses. These one are mainly commercial losses due to both illegal consumption and billing errors or inaccuracies in the consumption measurement of water meters. It is for this reason why the suitability of a meter cannot be assessed solely by meeting its metrological capacities, having to take into account other aspects such as ease of handling, restrictions on the installation conditions, demands on water quality, reliability of the various components, etc. In any case, inaccuracies in meters are presented as a critical component of apparent losses and it is important to quantify the magnitude of measurement errors and their evolution over time to analyze their suitability. The proposed work addresses all these issues and attempts to clarify under what kind of conditions the use of water meters for measuring volumetric residential consumption is more convenient than the use of other types. Volumetric water meters, like any other measuring device, are not perfect instruments and when installed are unable to log the exact amount of water consumed by a user. This implies that a portion of the water consumed cannot be logged and therefore unbilled to the customer. The main advantage of these devices is that, in theory, by its operating principle, the initial error is less than the one achieved with other meters. However, the initial error, having a considerable weight in the cost of the meter, is not the most important component in the equation that assesses the total cost of the instrument. It is much more interesting to analyze the rate with which degrades the error of that instrument, in time or the registered volume. And therein lies an essential part of the problem. Meters metrology can be affected by age and/or the accumulated volume and/or workload, resulting in inaccurate readings. This type of readings provides misleading information and causes that leaks are more difficult to detect, generating some economic losses to the water supply and any other entity whose income depends on the volumes registered by meters. The techniques used to reduce such losses range from strategies quality control through efficient management of volumes billed to detect anomalies, correct preventive maintenance, ensuring proper installation and proper renovation of meters and measures to fight unauthorized consumption. Despite this fact, the study of water meters is extremely complex, thus further increasing the complexity should be mentioned that not all models suffer the same degradation, even belonging to the same metrological class or type of meter. This study, which should be done for each and every one of the meters, with special attention to the eldest ones, should include both a visual inspection test in a laboratory in a regulated manner and to determine whether they are able to accurately register the full range of expected flows. In the context of maintenance and renewal of the meters and taking into account that 73% of urban water in this country is addressed to domestic use, the purpose of this study is to know the suitability of using volumetric water meters, also known as positive displacement meters or rotary piston, with regards to other alternatives more widespread today. To do this, the first part of this paper is an exhaustive analysis of new meters, in order to achieve two objectives. On the one hand, verify that they fulfill with the rules and regulations in relation to error curves and MPE and secondly, to obtain an initial reference of the error curve of different models to establish a relationship with the following results. The second part comprises an exhaustive study of worn volumetric meters metrology. From a series of tests with different supplies around the world it has been obtained the error curves of different meter models as well as an indicator to characterize the actual performance of such devices, the weighted error. With these values,

[ES] Las pérdidas aparentes se presentan como una componente esencial de las pérdidas de agua. Estas son principalmente pérdidas comerciales debidas tanto a consumos ilegales como a errores de facturación o imprecisiones en la medición de los consumos de los contadores de agua. Es por ello, que la idoneidad de un contador no puede evaluarse únicamente atendiendo a sus capacidades metrológicas, habiendo de considerar otros aspectos como la facilidad de manipulación, restricciones en las condiciones de instalación, exigencias respecto a la calidad del agua, fiabilidad de los diversos componentes, etc. En cualquier caso, las imprecisiones en los contadores se presentan como una componente crítica de las pérdidas aparentes y es importante cuantificar la magnitud de los errores de medición y su evolución en el tiempo para analizar su idoneidad. El trabajo que se propone aborda todos estos aspectos e intenta clarificar bajo qué condiciones la utilización de contadores de agua de tipo volumétrico para medir el consumo residencial es más conveniente que el uso de otras tipologías. Los contadores volumétricos, como cualquier otro dispositivo de medida, no son instrumentos perfectos y cuando son instalados no son capaces de registrar la cantidad exacta de agua consumida por un usuario. Eso implica que una porción del agua consumida puede no ser registrada y por lo tanto, no facturada al cliente. La principal ventaja de estos dispositivos es que, en teoría, por su principio de funcionamiento, el error inicial es inferior al que se logra con otro tipo de contadores. No obstante, el error inicial, teniendo un peso considerable en el coste del medidor, no es el componente de mayor importancia en la ecuación que evalúa los costes totales del instrumento. Resulta mucho más interesante analizar la velocidad con la que se degrada, en el tiempo o con el volumen registrado, el error de dicho instrumento. Precisamente ahí radica una parte esencial del problema. La metrología de los contadores puede ser afectada por la edad y/o el volumen acumulado y/o la carga de trabajo, dando lugar a lecturas poco precisas. Este tipo de lecturas proporciona información errónea y hace que las fugas sean más difíciles de detectar generando unas pérdidas económicas a la empresa de suministro y a cualquier otra entidad cuyos ingresos dependan de los volúmenes registrados por los contadores. Las técnicas usadas para reducir dichas pérdidas incluyen desde estrategias de control de calidad, pasando por una gestión eficiente de los volúmenes facturados para detectar anomalías, un correcto mantenimiento preventivo, el aseguramiento de una correcta instalación y una renovación adecuada del parque de contadores, así como medidas para luchar contra el consumo no autorizado. A pesar de esto, el estudio de un parque de contadores resulta algo extremadamente complejo, pues, aumentando aún más la complejidad se debe mencionar que no todos los modelos sufren la misma degradación, incluso perteneciendo a la misma clase metrológica o tipología de medidor. Este estudio, que debería efectuarse para todos y cada uno de los contadores, con especial atención a los de edad avanzada, debería incluir tanto una inspección visual como un ensayo en un laboratorio de manera regulada y con el fin de determinar si estos son capaces de registrar de manera precisa todo el rango de caudales esperado. En el contexto del mantenimiento y la renovación del parque de contadores y teniendo en cuenta que el 73% del agua urbana de este país se destina al uso doméstico, se enmarca el presente estudio cuya finalidad consiste en conocer la idoneidad del uso de contadores de tipo volumétrico, también conocidos como contadores de desplazamiento positivo o pistón rotativo, respecto a otras alternativas más extendidas en la actualidad. Para ello, la primera parte de este trabajo consiste en realizar un análisis de verificación de una muestra de contad