Departamento
de Engenharia Civil
Avaliação de Erros de Sub-Contagem em
Contadores de Água Domésticos
Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em
Construção Urbana
Autor
Ana Maria Tavares Henriques Sousa
Orientador
Prof. Doutor Joaquim José de Oliveira Sousa
Instituto Superior de Engenharia de Coimbra
Coimbra, Dezembro de 2011
“…Se não podes ser o que és,
sê com sinceridade o que podes…”
Ibsen
Avaliação de Erros de Sub-Contagem de Contadores
AGRADECIMENTOS
AGRADECIMENTOS
A terminar esta tese de mestrado existem pessoas e, de certa forma, atitudes que não podem
ser postas de parte e merecem ser realçadas. Portanto, os meus sinceros agradecimentos:
Ao Professor Doutor Joaquim Sousa, pela sua sábia e competente orientação, paciência,
incentivo e, sempre que possível, pelo tempo que me dedicou, caso contrário a realização
deste trabalho não seria possível.
À Professora Doutora Filomena Canova pela ajuda, orientação e interesse demonstrado
durante a realização da dissertação.
À empresa Águas de Coimbra por fazer com que este trabalho fosse realizado. A
disponibilidade dos seus trabalhadores bem como o acesso ao laboratório dos contadores e
informação fornecida, foram fundamentais para a realização desta dissertação.
Agradeço aos meus Pais, pelo carinho, apoio, incentivo e confiança que me foram
transmitidos pois sem eles nada seria possível.
Ao meu irmão Filipe pela preocupação e amizade demonstrada durante a minha formação.
Ao meu namorado Nelson por estar sempre presente e pelo apoio incondicional.
À minha família em geral, principalmente às minhas riquezas, Diogo e Inês, por fazerem com
que os fins-de-semana fossem passados de maneira diferente e mais alegres.
E, finalmente, aos meus amigos de mestrado, em especial à minha Caloira, Cátia Lourenço,
pois esteve presente sempre que precisei, ajudando nos bons e maus momentos com os quais
me fui deparando.
A todos, um Muitíssimo Obrigada!!
Ana Sousa,
Coimbra, 2011.
Ana Sousa
v
Avaliação de Erros de Sub-Contagem de Contadores
RESUMO
RESUMO
O controlo e redução das perdas em sistemas de abastecimento de água têm um impacto
fundamental para a sustentabilidade das Entidades Gestoras. Nos dias de hoje, o consumo de
água é cada vez maior, logo há que encontrar medidas para o combate ao desperdício da
mesma, pois a água, apesar de ser um recurso natural, é, também, um recurso escasso.
As perdas de água englobam as Perdas Reais e as Perdas Aparentes. Neste trabalho são
focadas as Perdas Aparentes, uma vez que a imprecisão na medição por parte dos contadores
de água origina o problema de sub-contagem e os erros de sub-contagem de contadores de
água domésticos representam uma parcela significativa destas mesmas perdas. Então, há que
combater estes erros de forma a combater o desperdício de água e despesas acrescidas tanto
para as entidades gestoras como para os consumidores.
Na presente dissertação apresenta-se um estudo de caso onde se testa uma amostra de
contadores para determinação do erro de sub-contagem e identificação de possíveis causas
que levam a este erro.
Palavras – Chave:
Perdas de Água Aparentes, contadores, erros de sub-contagem.
Ana Sousa
vii
Avaliação de Erros de Sub-Contagem de Contadores
ABSTRACT
ABSTRACT
The control and reduction of losses in water supply systems have a major impact to the
sustainability of the water companies. Nowadays, water consumption is growing, so measures
must be found to fight waste, since water, although it is a natural resource, it is also a scarce
resource.
Water losses include Real Losses and Apparent Losses. This work is focused in the apparent
losses, since the imprecision in the measurement of the water meters leads to the problem of
sub-metering and the errors of sub-metering of domestic water meters represent a significant
portion of the Apparent Losses. So we must fight these errors in order to fight water waste
and the increased costs for both water companies and consumers.
This dissertation presents a case study where a sample of water-meters were tested to
determine the sub-metering error and identify the possible causes for this error.
Keywords:
Apparent Losses, water meters, sub-metering errors.
Ana Sousa
ix
Avaliação de Erros de Sub-Contagem de Contadores
ÍNDICE
ÍNDICE
AGRADECIMENTOS ............................................................................................................. v
RESUMO................................................................................................................................. vii
ABSTRACT ............................................................................................................................. ix
ÍNDICE DE FIGURAS ......................................................................................................... xiii
ÍNDICE DE QUADROS ........................................................................................................ xv
SIMBOLOGIA ..................................................................................................................... xvii
ACRÓNIMOS ........................................................................................................................ xix
1
INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 1
1.1
2
Enquadramento ............................................................................................................ 1
1.1.1
A Água no Mundo ................................................................................................ 2
1.1.2
Problemas na origem da incorrecta medição do consumo de água ...................... 4
1.2
Objectivo ...................................................................................................................... 4
1.3
Organização da Dissertação ......................................................................................... 5
FUNDAMENTOS TEÓRICOS ....................................................................................... 7
2.1
Perdas de Água em Sistemas de Abastecimento .......................................... 7
2.1.1
Balanço hídrico – componentes ............................................................................ 7
2.1.1.1
Perdas aparentes ............................................................................................ 9
2.1.1.2
Factores que influenciam as perdas aparentes nos sistemas de
abastecimento ................................................................................................................. 9
2.2
Noção de Micromedição............................................................................... 12
2.2.1
Contadores .......................................................................................................... 12
2.2.1.1
Definição de Contador ................................................................................ 12
2.2.1.2
Tipos de contadores - características construtivas e princípio de
funcionamento .............................................................................................................. 14
2.2.1.2.1
Ana Sousa
Contadores Volumétricos ...................................................................... 14
xi
ÍNDICE
Avaliação de Erros de Sub-Contagem de Contadores
2.2.1.2.2
Contadores de Velocidade .................................................................... 20
2.2.1.2.3
Contadores Conjugados ........................................................................ 30
2.2.1.2.4
Contadores estáticos ou caudalímetros ................................................. 33
2.2.1.3
3
Classe metrológica ...................................................................................... 41
ERROS DE MEDIÇÃO..................................................................................................47
3.1
Micromedição ............................................................................................................ 51
3.2
Sub-contagem ............................................................................................................ 52
3.3 Influência das Características dos Contadores na Sub-Contagem por Diversos
Autores ................................................................................................................................. 57
4
ESTUDO DE CASO........................................................................................................67
4.1
Descrição do Estudo de Caso .................................................................................... 67
4.2
Análise do Estudo de Caso ........................................................................................ 70
4.3
Erro Global ................................................................................................................ 79
5
CONCLUSÃO .................................................................................................................85
6
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..........................................................................89
xii
Avaliação de Erros de Sub-Contagem de Contadores
ÍNDICE DE FIGURAS
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 – Perdas Aparentes. ................................................................................................................................ 1
Figura 1.2 – Distribuição da água no Planeta (adaptado de Barata, 2006). ............................................................. 3
Figura 2.1 – Gráfico representativo de Perdas de Água - Rede de Distribuição a Lisboa ....................................... 7
Figura 2.2 – Exemplos de ligações ilícitas (Campos, 2011). ................................................................................. 10
Figura 2.3 – Fraude no Contador. .......................................................................................................................... 11
Figura 2.4 – Curva típica de erros de contadores (adaptado de Covas, 2008). ...................................................... 11
Figura 2.5 – Exemplo de um contador (Estevan, 2005). ....................................................................................... 13
Figura 2.6 – Contadores em mau estado de conservação (Campos, 2011)............................................................ 13
Figura 2.7 – Filtro a montante do contador. .......................................................................................................... 15
Figura 2.8 – Dinâmica da Câmara Volumétrica (Colarejo, 2011). ........................................................................ 16
Figura 2.9 – Funcionamento da Câmara Volumétrica (Colarejo, 2011)................................................................ 16
Figura 2.10 – (a) Contador Volumétrico – câmara e pistão oscilante; (b) Características do Contador de pistão
oscilante (Silva, 2008). ................................................................................................................................ 17
Figura 2.11 – Contadores Volumétricos – DN 15 (Colarejo, 2011). ..................................................................... 17
Figura 2.12 – Componentes interiores de um Contador Volumétrico DN 15. ...................................................... 18
Figura 2.13 – Contador Volumétrico Concêntrico – “Manifold” e adaptador (Colarejo, 2011). .......................... 18
Figura 2.14 – Corte Transversal de um Contador Volumétrico de disco nutante (Estevan, 2005)........................ 19
Figura 2.15 – Características do Contador Volumétrico de disco nutante (Silva, 2008). ...................................... 20
Figura 2.16 – Contadores de Velocidade Monojacto (Colarejo, 2011). ................................................................ 21
Figura 2.17 – (a) Pormenorização de um Contador do tipo monojacto; (b) Contador do tipo monojacto com
tecnologia electrónica (Estevan, 2005). ....................................................................................................... 22
Figura 2.18 – Contador Multjacto DN 15 e DN 50 (Colarejo, 2011). ................................................................... 23
Figura 2.19 – Esquematização de um Contador do tipo multijacto (Estevan, 2005). ............................................ 24
Figura 2.20 – Contadores do tipo Woltmann de eixo horizontal: (a) corte transversal; (b) interior da câmara de
medição (Estevan, 2005).............................................................................................................................. 25
Figura 2.21 – Contador Woltmann em cotovelo (Estevan, 2005). ........................................................................ 25
Figura 2.22 – Contadores do tipo Woltman: (a) tecnologia de eixo vertical; (b) válvula-contador (Estevan, 2005).
..................................................................................................................................................................... 26
Figura 2.23 – Contador Woltmann de grande dimensão de eixo horizontal (DN 400 – DN 800) (Colarejo, 2011).
..................................................................................................................................................................... 26
Figura 2.24 – (a) Contador Proporcional; (b) Relação paralela entre fluxo de circulação (Estevan, 2005). ......... 28
Figura 2.25 – Partes de um Contador Proporcional. .............................................................................................. 29
Figura 2.26 – Vista da secção da entrada de água de um contador tangencial (Estevan, 2005). ........................... 29
Ana Sousa
xiii
ÍNDICE DE FIGURAS
Avaliação de Erros de Sub-Contagem de Contadores
Figura 2.27 – (a) Contador Conjugado; (b) Configuração Interna (Arregui et al.,2006). ...................................... 31
Figura 2.28 – Contador Conjugado........................................................................................................................ 31
Figura 2.29 – Secção transversal de um contador conjugado - caudal baixo e caudal elevado (Arregui, 2006). .. 32
Figura 2.30 – Contador Estático Ultra-sónico em linha (Estevan, 2005)............................................................... 34
Figura 2.31 – Princípio de funcionamento (Estevan, 2005)................................................................................... 34
Figura 2.32 – Princípio de funcionamento de um contador ultra-sónico de efeito Doppler (Arregui et al., 2006).
..................................................................................................................................................................... 36
Figura 2.33 – Perfil de velocidade obtido através do efeito Doppler (Arregui et al., 2006). ................................. 36
Figura 2.34 – Princípio de funcionamento de um Contador Electromagnético (Estevan, 2005). .......................... 38
Figura 2.35 – Componentes de um Contador Electromagnético (Estevan, 2005). ................................................ 39
Figura 2.36 – Curva de erro de um contador (QN = 1,5 m3/h) e Classes Metrológicas (ISO 4064). ...................... 43
Figura 2.37 – Classificação metrológica segundo a EN 14154. ............................................................................ 45
Figura 3.1 – Ensaio de contadores de água. ........................................................................................................... 47
Figura 3.2– Indicação do volume real.................................................................................................................... 48
Figura 3.3 – Curva de erro típica de um contador. ................................................................................................ 49
Figura 3.4 – Curva de erros (Alves et al., 2004).................................................................................................... 49
Figura 3.5 – Curva típica de exactidão de contadores de água (Rizzo et al., 2004). ............................................. 50
Figura 3.6 – Instalação inclinada dos contadores de água (Estevan, 2005). .......................................................... 53
Figura 3.7 – Instalação de contadores em posição vertical (Estevan, 2005). ......................................................... 54
Figura 3.8– Efeito da deposição calcária na curva de erros de um contador de velocidade (monojacto). ............. 55
Figura 3.9 – (a) Deposições calcárias no corpo do contador; (b) Filtro de entrada obstruído (Estevan, 2005). .... 55
Figura 3.10 – Evolução da sub-contagem por grupos etários (Taborda, 1998). .................................................... 61
Figura 3.11– Curvas de erros dos contadores nas posições de operação (Mello, 2000). ....................................... 63
Figura 3.12 – Caudal amortecido pelo reservatório predial (Arregui et al., 2005). ............................................... 65
Figura 4.1 – Contadores em série na bancada do laboratório da Águas de Coimbra. ............................................ 69
Figura 4.2 – Erros de todos os contadores de água em função do caudal e da idade. ............................................ 72
Figura 4.3 – Erros de sub-contagem de contadores de água compreendidos entre os -20% e os 5%. ................... 72
Figura 4.4 – Linhas de erros dos contadores.......................................................................................................... 75
Figura 4.5 – Leituras anteriores e posteriores à substituição dos contadores......................................................... 78
Figura 4.6 – Caudais relativos ao consumo de água de uma amostra de dez residências. ..................................... 81
Figura 4.7 – Peso de cada uma das classes de caudal no consumo total medido. .................................................. 82
Figura 4.8 – Erro por Idade do Contador. .............................................................................................................. 84
xiv
Avaliação de Erros de Sub-Contagem de Contadores
ÍNDICE DE QUADROS
ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 2.1 - Componentes do balanço hídrico (Guia do IRAR). ........................................................................... 8
Quadro 2.2 – Comparação entre os Contadores Mecânicos e os Contadores Electrónicos (Estevan, 2005). ........ 22
Quadro 2.3 – Características de funcionamento de um Woltmann horizontal. ..................................................... 27
Quadro 2.4 – Características de funcionamento de um Woltmann vertical. .......................................................... 27
Quadro 2.5 – Especificações Técnicas de um Contador Tangencial. .................................................................... 30
Quadro 2.6 – Principais características dos instrumentos de medida. ................................................................... 40
Quadro 2.7 – Classes Metrológicas (Norma NP 2468 ou ISO 4064). ................................................................... 42
Quadro 2.8 – Caudal Permanente Q3 (m3/h) segundo a EN 14154........................................................................ 44
Quadro 2.9 – Rácio Q3/Q1 segundo a EN 14154. .................................................................................................. 44
Quadro 3.1 – Comparação de diversos contadores (NP 2468). ............................................................................. 50
Quadro 3.2– Influência da posição de instalação sobre a curva de erros............................................................... 54
Quadro 3.3 - Índices de sub-contagem (%) em contadores de velocidade, considerando-se categorias de consumo
estratificadas (Sanchez et al., 2000, modificado)......................................................................................... 59
Quadro 3.4 – Perda de precisão em contadores domésticos devido à inclinação (Arregui et al., 2005,
modificado). ................................................................................................................................................. 64
Quadro 4.1- Elementos constituintes da rede. ....................................................................................................... 67
Quadro 4.2 – Dados dos contadores substituídos. ................................................................................................. 70
Quadro 4.3 – Amostra de Contadores usados na análise de estatística.................................................................. 74
Quadro 4.4 - Quadro representativo do Teste de Multivariáveis. .......................................................................... 76
Quadro 4.5 – Quadro representativo do teste de esfericidade. .............................................................................. 77
Quadro 4.6 – Percentagem de Contadores substituídos. ........................................................................................ 79
Quadro 4.7 – Caudais distribuídos pelas respectivas classes de caudais ensaiadas. .............................................. 80
Quadro 4.8 – Erro dos contadores por idade. ........................................................................................................ 83
Ana Sousa
xv
Avaliação de Erros de Sub-Contagem de Contadores
SIMBOLOGIA
SIMBOLOGIA
B – Intensidade;
c –Velocidade de Propagação;
D – Diâmetro;
E – Erro;
E – Tensão;
f – Frequência;
K – Factor de calibração;
L – Comprimento;
Li – Leitura inicial;
Lf – Leitura final;
Q – Caudal;
Qmáx – Caudal máximo;
Qmín – Caudal mínimo;
QN – Caudal nominal;
Qt – Caudal de transição;
t1 – Tempo de trânsito 1;
t2 – Tempo de trânsito 2;
VR – Volume real;
∆ – Diferença de tempos de trânsito.
Ana Sousa
xvii
Avaliação de Erros de Sub-Contagem de Contadores
ACRÓNIMOS
ACRÓNIMOS
ANCN – Associação Nacional de Conservação da Natureza;
APDA – Associação Portuguesa de Distribuição e Drenagem;
AWWA – American Water Works Association;
DN – Diâmetro Nominal;
EPAL – Empresa Portuguesa das Águas Livres, SA;
ERSAR – Entidade Reguladora dos Serviços de Águas e Resíduos;
FF – Ferro Fundido;
FFD – Ferro Fundido Dúctil;
FIB – Fibrocimento;
INAG – Instituto Nacional da Água;
INMETRO – Instituto Nacional de Metrologia;
IRAR – Instituto Regulador de Água e Resíduos;
IWA – International Water Association;
LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil;
PEAD – Polietileno de Alta Densidade;
PVC – Policloreto de Vinilo;
ZMC – Zona de Medição e Controlo.
Ana Sousa
xix
CAPÍTULO 1
1 INTRODUÇÃO
1.1
Enquadramento
As Entidades Gestoras têm um papel fundamental relativamente ao controlo das perdas de
água pois a eficiência na gestão dos sistemas de abastecimento faz com que haja, também,
precisão e qualidade no que diz respeito à facturação dos volumes de água realmente
consumidos. O combate à redução das Perdas de Água, nomeadamente das Perdas Aparentes,
é bastante importante para a sustentabilidade das Entidades Gestoras, visando um melhor
desempenho a nível económico. Refiro Perdas Aparentes, pois esta dissertação tem como
objectivos avaliar os erros de sub-contagem de contadores de água domésticos, erros esses
que se integram nas Perdas Aparentes e, também, medidas para os combater. Importa referir
que as Perdas Aparentes são bastante difíceis de detectar, logo mais difíceis de combater e/ou
prevenir.
Figura 1.1 – Perdas Aparentes.
As Perdas Aparentes podem ser devidas a várias causas, nomeadamente, a consumos não
autorizados e a erros de medição.
Relativamente a consumos não autorizados são contemplados o estabelecimento e uso de
ligações ilícitas, bem como a utilização fraudulenta de marcos e bocas-de-incêndio. Estes
podem ser encontrados quer em locais particulares quer em locais públicos. As ligações
Ana Sousa
1
Introdução
ilícitas ocorrem principalmente em zonas de construção clandestina e, também, em zonas em
que existe pouca ou nenhuma segurança. Quanto ao uso fraudulento de marcos e bocas-deincêndio, é cada vez mais frequente o enchimento de tanques de veículos para posterior rega
ou lavagem de ruas ao invés de serem apenas utilizados por bombeiros em caso de
necessidade.
As Perdas Aparentes devidas a erros de medição englobam os próprios erros de medição dos
contadores em condições normais de funcionamento; erros de medição devido ao mau
dimensionamento ou instalação de contadores; os próprios erros de leitura e/ou registo por
parte do funcionário; erros de medição por avaria “natural” ou por vandalismo para com o
medidor; falta de leituras devido ao acesso a contadores, por estes se encontrarem no interior
das residências.
Por outro lado, a qualidade da água e as condições climatéricas adversas que afectam o rigor
dos contadores e a ausência de aferições periódicas e manutenção dos contadores são,
também, causas frequentes das Perdas Aparentes.
Um conceito importante de aqui referir, é a sub-contagem. Por vezes, a existência de
reservatórios domiciliares bem como fugas ou extravasamentos no interior das habitações são
susceptíveis de sub-contagem, pois o caudal que passa no contador é muito baixo e constante
mas os erros de medição apresentados são elevados.
1.1.1
A Água no Mundo
A água é um recurso natural com um papel fundamental no desenvolvimento das civilizações
e ocupa cerca de ¾ da superfície do nosso Planeta englobando oceanos, mares, rios, lagos e,
no caso de zonas subterrâneas, poços, lençóis de água, aquíferos. A água é extremamente
importante, pois é um bem essencial à vida e deve ter-se sempre em mente a sua importância
e a sua preservação, pois sem ela não seria possível a existência da vida na Terra. Para tal, é
imprescindível o combate às perdas de água nos sistemas de abastecimento, bem como a
detecção e reparação de fugas e/ou roturas aí existentes.
A escassez dos recursos hídricos em algumas regiões, bem como a necessidade de
preservação das águas e da sustentabilidade das empresas de saneamento/Entidades Gestoras,
geram cada vez mais a preocupação da sociedade, principalmente em zonas ou regiões de
grande densidade populacional, sendo, portanto, extremamente importante a gestão e o
controlo do uso da água.
Para uma boa gestão e controlo do consumo de água é necessário proceder à correcta medição
da água consumida. Os volumes de água devidamente medidos e controlados são essenciais
no combate ao desperdício da mesma, pois permitem medir efectivamente os volumes de água
consumidos sem recorrer a taxas e estimativas de água consumida.
2
Introdução
CAPÍTULO 1
Para além de ser um recurso natural, a água é também um recurso escasso, isto é, apesar de
existir uma grande quantidade de água no nosso Planeta, apenas uma pequena parte poderá ser
própria para consumo. A Figura 1.2 ilustra que 97% da água existente na Terra é salgada,
distribuída por mares e oceanos, logo imprópria para consumo, e apenas 3% equivale a água
doce. Importa referir que, destes 3% de água doce, somente 1% da água se encontra à
superfície, sob a forma de lagos e rios, estando a restante por baixo da mesma, em aquíferos.
Figura 1.2 – Distribuição da água no Planeta (adaptado de Barata, 2006).
No século XX a população mundial triplicou e, consequentemente, o consumo da água
aumentou em seis vezes, daí haver conflitos e disputas pela água. Por outro lado, a
distribuição de água pelo Planeta não é uniforme pois em países desenvolvidos o consumo da
mesma é bastante superior comparando com países subdesenvolvidos.
No Quadro 1.1, apresentam-se médias do consumo de água em vários continentes,
verificando-se que em regiões como o continente africano a média do consumo de água é
bastante reduzida, ao contrário de países do continente americano onde o consumo de água
pode chegar aos 2000 l/hab./dia.
Ana Sousa
3
Introdução
Quadro 1.1 – Consumo de água per capita (l/hab./dia) (adaptado de Costa, 2007).
Consumo de Água
Locais
[l/hab./dia]
1.1.2
Continente Africano
10 a 15
Portugal
161
Austrália
270
Canadá
300
Nova Iorque
2000
Escócia
410
Problemas na origem da incorrecta medição do consumo de água
Os problemas relacionados com a incorrecta medição do consumo de água podem ser
classificados quanto à sua origem, quanto a falhas do sistema de abastecimento e quanto ao
sistema de medição (contadores).
Relativamente à origem, estes problemas devem-se a fraudes, ao vandalismo e até mesmo à
dificuldade existente em conseguir ter acesso à leitura e/ou manutenção dos contadores, que
posteriormente levam a uma incorrecta colheita de dados e consequentemente errada leitura
do consumo.
Quanto a falhas do sistema de abastecimento de água, estas têm em consideração as variações
bruscas de pressão, o abastecimento não contínuo e inconstante, a desagregação dos materiais
ferrosos e a ocorrência de roturas na rede.
Os problemas resultantes do sistema de medição, ou seja, devido aos contadores
instalados/existentes, devem-se a defeitos de fabrico, ao desgaste dos mesmos, condicionado
pelo seu próprio uso, à vida útil ultrapassada, contadores mal dimensionados, instalação
incorrecta e até mesmo à baixa qualidade dos equipamentos.
1.2
Objectivo
Este trabalho, tendo por base problemas de sub-contagem e Perdas de Água Aparentes,
consiste numa avaliação de erros de sub-contagem de contadores de água domésticos e na
procura de causas que possam levar à existência destes erros, bem como o combate a estes
mesmos erros. Para uma melhor avaliação destes erros de medição, recorreu-se a um estudo
4
Introdução
CAPÍTULO 1
de caso onde foram ensaiados e avaliados os erros de contadores de uma amostra,
provenientes de residências de uma zona de Coimbra.
1.3
Organização da Dissertação
A presente dissertação encontra-se organizada em cinco Capítulos.
Neste primeiro Capítulo, faz-se um enquadramento geral acerca das Perdas de Água
Aparentes e, dentro destas, dos erros de sub-contagem. A importância da água é, também,
aqui abordada, ou seja, como esta é fundamental para o desenvolvimento da civilização e os
problemas originados pela incorrecta medição do consumo de água. Para tal, há que tomar
medidas para o combate às Perdas de Água. Ainda neste Capítulo encontra-se o objectivo
desta dissertação que se foca no problema de sub-contagem.
Os Capítulos 2 e 3 correspondem a uma pesquisa bibliográfica acerca do tema em estudo. No
Capítulo 2 faz-se referência às perdas existentes em sistemas de abastecimento de água,
nomeadamente, as Perdas Aparentes, factores que influenciam as Perdas Aparentes e o
combate para essas mesmas perdas. São também descritos os vários tipos de contadores
existentes, bem como as suas classes metrológicas.
No Capítulo 3 são referidos os erros de sub-contagem e a noção de micromedição.
O Capítulo 4 refere-se à descrição, bem como à análise do estudo de caso.
Finalmente, o Capítulo 5 apresenta as conclusões finais da dissertação.
Ana Sousa
5
Introdução
6
CAPÍTULO 2
2 FUNDAMENTOS TEÓRICOS
2.1
Perdas de Água em Sistemas de Abastecimento
As perdas de água nos sistemas de abastecimento constituem uma das principais fontes de
ineficiência por parte das Entidades Gestoras, devendo-se ao envelhecimento das redes, à falta
de manutenção dos sistemas, inexistência ou ineficiência de um sistema de gestão de
fugas/roturas e, também, devido à existência de contadores mal dimensionados ou com vida
útil esgotada. Mesmo em países desenvolvidos as perdas podem ascender a valores da ordem
dos 20% a 40 % da água total que dá entrada no sistema.
Figura 2.1 – Gráfico representativo de Perdas de Água - Rede de Distribuição a Lisboa
em 2003.
2.1.1
Balanço hídrico – componentes
O balanço hídrico é um método importante para a contabilização e análise de perdas de água.
O seu cálculo é feito, normalmente, para períodos de 12 meses, representando, assim, a média
anual no que diz respeito a cada componente.
As perdas de água dividem-se em Perdas Reais e Perdas Aparentes. Perdas Reais
correspondem às perdas físicas de água até ao contador do cliente quando o sistema se
encontra pressurizado. As Perdas Aparentes incluem todo o tipo de imprecisões associadas às
medições da água produzida e da água consumida e ao consumo não autorizado,
nomeadamente, por uso ilícito ou por furto.
A Água Não Facturada é a diferença entre a água que entra no sistema e o consumo
autorizado facturado. Inclui não só as Perdas Reais e Aparentes mas também, o Consumo
Autorizado Não Facturado, como se pode ver pelo quadro seguinte:
Ana Sousa
7
Fundamentos Teóricos
Quadro 2.1 - Componentes do balanço hídrico (Guia do IRAR).
A
B
C
Consumo
autorizado
facturado
Consumo
autorizado
3
[m /ano]
[m3/ano]
D
E
Consumo facturado medido
(incluindo água exportada)
[m3/ano]
Água
facturada
Consumo facturado não
medido
[m3/ano]
[m3/ano]
Consumo
autorizado não
facturado
[m3/ano]
Consumo não facturado
medido
[m3/ano]
Consumo não facturado não
medido
[m3/ano]
Água
entrada no
sistema
[m3/ano]
Perdas
aparentes
Uso não autorizado
[m3/ano]
Erros de medição
[m3/ano]
3
[m /ano]
Fugas nas condutas de adução
e/ou distribuição
[m3/ano]
Perdas de
água [m3/ano]
Perdas reais
Fugas e extravasamentos nos
reservatórios de adução e/ou
distribuição
[m3/ano]
[m3/ano]
Fugas nos ramais de ligação
(a montante do ponto de
medição)
[m3/ano]
8
Água
não
facturada
(perdas
comerciais)
[m3/ano]
Fundamentos Teóricos
2.1.1.1
CAPÍTULO 2
Perdas aparentes
Perda Aparente, também conhecida por Perda não-física, é o volume de água produzido,
consumido mas não contabilizado pelos aparelhos de medição e, consequentemente, pelas
Entidades Gestoras, não sendo assim facturado.
Este consumo não facturado pode ocorrer devido a ligações ilícitas/clandestinas (consumos
não autorizados), ao uso fraudulento de marcos e bocas de incêndio e a erros de medição por
parte dos contadores, que podem sofrer alterações devido à qualidade da água ou às condições
climatéricas a que estão expostos, e até mesmo à incorrecta instalação ou dimensionamento
dos mesmos.
2.1.1.2
Factores que influenciam as perdas aparentes nos sistemas de abastecimento
Os factores que influenciam as Perdas Aparentes nos sistemas de abastecimento de água são:
os consumos não autorizados, nomeadamente, ligações ilícitas e uso fraudulento de bocas-deincêndio e de rega localizadas quer em locais públicos, quer em particulares; os erros de
medição, isto é, macromedição à saída de reservatórios, estações elevatórias ou à entrada de
zonas de medição e controlo (ZMC) e micromedição (contadores dos consumidores); e os
erros de leitura ou processamento de dados de medição.
Consumos não autorizados
- Existência de ligações ilícitas/clandestinas
As ligações ilícitas são concebidas a partir do sistema de distribuição, sem o conhecimento e
autorização das Entidades Gestoras e, por vezes, com a ausência de um meio/aparelho de
medição. Frequentemente, são feitas em paralelo com os contadores já existentes.
Ana Sousa
9
Fundamentos Teóricos
Figura 2.2 – Exemplos de ligações ilícitas (Campos, 2011).
- Uso fraudulento de marcos ou bocas-de-incêndio
Os marcos ou bocas-de-incêndio deverão ser usados apenas por pessoas autorizadas,
nomeadamente, os bombeiros. No entanto, pessoas não autorizadas recorrem ilicitamente a
estes para regas, para enchimento de tanques e/ou lavagem de ruas.
Erros de medição
As possíveis causas dos erros de medições incluem:
- erros causados pela escolha errada do tipo de contador e pela incorrecta instalação
dos mesmos. Estes devem ser instalados por pessoas qualificadas pois o facto de uma
incorrecta instalação ou ligeiro desalinhamento, pode levar a graves erros de medição;
- erros por deficiente dimensionamento ou instalação de caudalímetros na rede:
sobredimensionamento provoca sub-contagem (devem ser dimensionados para v = 0,3 e 12
m/s dependendo do tipo; é comum reduzir-se a secção da conduta para aumentar a velocidade
do caudalímetro); o caudalímetro deve atender à flutuação diária do consumo da rede; o
contador deve atender ao diagrama de consumo na habitação (influência dos reservatórios
domiciliários).
- erros de medição devido a avarias naturais, nomeadamente, a incrustação, o desgaste
e envelhecimento dos contadores, ou por violação dos equipamentos;
10
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
- erros de medição devido a avarias provocadas, nomeadamente, por violação ou
manipulação dos equipamentos;
Figura 2.3 – Fraude no Contador.
- erros por falta de manutenção ou substituição periódicas dos medidores;
- leituras em falta por dificuldade de acesso aos contadores localizados no interior das
habitações;
- erros de leituras ou registo;
Figura 2.4 – Curva típica de erros de contadores (adaptado de Covas, 2008).
Ana Sousa
11
Fundamentos Teóricos
O combate às perdas aparentes inclui:
Relativamente a erros de sub-contagem:
- Substituição periódica do parque de contadores e medidores;
- Utilização de equipamentos de medição mais precisos;
- Dimensionamento e instalação adequados dos medidores;
- Melhoria dos procedimentos de recolha e processamento de dados;
Relativamente a ligações ilícitas:
- Inspecção de ligações ilegais à rede;
- Aplicação de sanções severas nos casos de ligações clandestinas;
2.2
Noção de Micromedição
Micromedição define-se como a leitura do consumo utilizado no ponto de abastecimento do
utilizador, independentemente da categoria (seja comercial, residencial, pública ou industrial)
ou da faixa de consumo e é contabilizada normalmente por um contador, também conhecido
por micromedidor.
No capítulo seguinte serão abordadas várias noções de Micromedição segundo vários autores.
2.2.1
2.2.1.1
Contadores
Definição de Contador
O contador é um meio de medição, ou seja, é um instrumento concebido para medir de forma
contínua e indicar o volume de água por ele atravessado, nas condições normais de
funcionamento, pela NP EN 14154 – 1: 2005 + A1 2008.
Um contador inclui, pelo menos, o transdutor da medição, o calculador (incluindo um
dispositivo de regulação ou correcção, caso exista) e um dispositivo indicador. Estes três
dispositivos podem estar em alojamentos diferentes.
12
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
Figura 2.5 – Exemplo de um contador (Estevan, 2005).
Figura 2.6 – Contadores em mau estado de conservação (Campos, 2011).
Os contadores são normalmente utilizados com a finalidade de cobrar ao utilizador a água por
ele consumida. São assim usados em micromedição, isto é, medição do volume consumido
pelos utilizadores.
A medição de água pode ser feita de forma directa, lançando um volume num reservatório de
capacidade conhecida ou de forma indirecta, por meio das medições de grandezas
influenciadas pela passagem da água (Alves et al., 2004).
Os contadores são classificados segundo algumas características, nomeadamente,
características construtivas e o seu princípio de funcionamento (tipos de contadores) e a
capacidade de medição ou classe metrológica. Dependendo destas características faz-se a
escolha do contador adequado a ser instalado/utilizado.
Existem, ainda, outros instrumentos de medida, que podem ser construídos tendo em conta a
concepção mecânica, eléctrica ou electrónica, destinando-se a indicar o caudal instantâneo
que passa numa conduta, medindo directamente a velocidade de passagem do fluido. Estes
Ana Sousa
13
Fundamentos Teóricos
instrumentos de medida são denominados por caudalímetros e apresentam um mostrador,
analógico ou digital, onde é indicado o valor instantâneo do caudal. Importa referir que, se um
caudalímetro for equipado com um dispositivo totalizador capaz de integrar os diversos
valores de caudal, ao longo de um período de tempo, e de os acumular, de forma a permitir
leituras intervaladas, então transforma-se num contador.
Os caudalímetros mais correntemente utilizados como contadores de água são os que utilizam
os princípios de funcionamento electromagnéticos e os ultra-sónicos, sendo a sua aplicação
normalmente mais economicamente viável para diâmetros superiores a DN 200.
2.2.1.2
Tipos de contadores - características construtivas e princípio de funcionamento
A medição de água em edificações residenciais pode ser feita de forma directa, através de
contadores volumétricos ou de forma indirecta, através de contadores de velocidade ou
velocimétricos. Estes são classificados em pequeno e grande calibre, consoante se trate de
consumo doméstico e industrial/comercial, respectivamente. Normalmente considera-se esta
transição no diâmetro 50 mm, embora seja um conceito subjectivo. Os parâmetros precisão na
medição, o custo e o tempo de vida útil, são directamente afectados dependendo de se tratar
de um contador volumétrico ou de um contador velocimétrico, sendo o primeiro mais preciso.
2.2.1.2.1
Contadores Volumétricos
Os contadores volumétricos são mais precisos que os contadores de velocidade (Rech 1999 e
Alves et al., 2004), mas são menos eficientes quando há a passagem de baixos caudais.
Relativamente à sua forma construtiva, os contadores volumétricos são mais susceptíveis a
defeitos de funcionamento devido à existência de impurezas existentes na água que podem
causar o bloqueio do contador e, consequentemente, a falta de água para os consumidores,
devendo ser feita a respectiva manutenção. Deste modo, é possível recorrer-se à colocação de
filtros para evitar que estas impurezas passem para o contador, evitando assim o bloqueio
deste (Figura 2.7).
14
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
Figura 2.7 – Filtro a montante do contador.
No entanto os contadores volumétricos apresentam maior tempo de vida útil, são mais
duráveis e são mais exactos. De referir que estes estão menos sujeitos a problemas de
instalação devido ao facto de não ser tão importante a posição da montagem, comparando
com os contadores de velocidade.
O contador volumétrico baseia-se na passagem contínua da água por uma câmara de medição
em que, no interior desta, se encontra um êmbolo circular oscilante (ou êmbolo rotativo). O
movimento do êmbolo transmite ao dispositivo indicador o transporte de um determinado
volume de água, obtendo-se assim a contagem.
Existem dois tipos de contadores volumétricos, nomeadamente, os de pistão
rotativo/oscilatório e os de disco nutante. Os primeiros são os mais comuns e, basicamente, a
diferença entre ambos encontra-se no elemento móvel, ou seja, os primeiros possuem um
pistão rotativo que gira excentricamente enquanto os segundos realizam um movimento
giratório.
Contadores de Pistão Oscilatório/Rotativo
Os contadores de pistão oscilatório são classificados, de acordo com o seu princípio de
funcionamento, como contadores de deslocamento positivo. São usados para contabilizar o
consumo doméstico e são bastante comuns em diversas partes do mundo.
Esta tecnologia é constituída por uma câmara de medição, um pistão rotativo e uma placa de
divisão, e regista o volume de água passado através da contagem do número de vezes que a
câmara de medição enche e esvazia. De referir que o volume desta câmara é
conhecido/calibrado. Outro elemento fundamental é a existência de um filtro a montante da
Ana Sousa
15
Fundamentos Teóricos
câmara de medição com o intuito de proteger o pistão rotativo de impurezas ou partículas de
areia presentes na água, que poderão impedir a rotação do mesmo.
A parte móvel deste tipo de contador é constituída por um pistão rotativo, com um movimento
excêntrico em torno do eixo da câmara de medição, e um orifício de entrada situado junto à
placa separadora. A maior pressão da água ocorre à entrada, fazendo girar o êmbolo, ou seja,
é excentricamente guiado pela força da água. A placa separadora situada numa abertura
existente entre no pistão, é projectada segundo diversos graus, para a finalidade deste giro
(Figura 2.9). Enquanto o compartimento esquerdo da câmara é cheio, o compartimento da
direita encontra-se vazio e, em cada rotação do pistão, o mesmo volume de água entra e sai da
câmara de medição, tendo em conta que ambos os compartimentos não se encontrem cheios
em simultâneo.
Figura 2.8 – Dinâmica da Câmara Volumétrica (Colarejo, 2011).
Figura 2.9 – Funcionamento da Câmara Volumétrica (Colarejo, 2011).
Esta tecnologia é a mais precisa para contadores de água volumétricos. A demonstrá-lo,
registe-se o facto de os únicos contadores da classe D existentes no mercado serem do tipo
pistão rotativo (os contadores mais comuns são da classe C, mas a classe D é ainda mais
precisa).
16
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
(a)
(b)
Figura 2.10 – (a) Contador Volumétrico – câmara e pistão oscilante; (b) Características do
Contador de pistão oscilante (Silva, 2008).
Figura 2.11 – Contadores Volumétricos – DN 15 (Colarejo, 2011).
Ana Sousa
17
Fundamentos Teóricos
Totalizador
hermeticamente
fechado
(Contador): Lente
de vidro e caixa
em cobre, à prova
de água e de
condensação (P
68) permitem
permanentemente
uma leitura fácil e
eficaz.
Corpo robusto
(disponível também
em material
termoplástico):
Elevada resistência à
pressão.
Comunicação:
Pré-equipado
com a mira
Cyble,
permitindo que o
contador seja
integrado em
sistemas de
leitura remota
através da adição
dos módulos
respectivos.
Filtro eficaz e de
fácil manutenção:
Filtro de fácil
limpeza e preparado
para reter as
partículas de
maiores dimensões.
Compacto e de
fácil
manuseamento
Elevada exactidão e desempenho a longo prazo: O pistão apresenta um correcto
balanceamento hidrodinâmico garantindo através de um desenho inovador dos elementos
constituintes o conjunto de medida o que permite, não só a detecção e medição de caudais
extremamente reduzidos (tipicamente, <1l/h) numa gama alargada de caudais, mas também
uma estável e elevada exactidão quer a curto quer a longo prazo.
Figura 2.12 – Componentes interiores de um Contador Volumétrico DN 15.
Figura 2.13 – Contador Volumétrico Concêntrico – “Manifold” e adaptador (Colarejo, 2011).
18
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
Contadores de Disco Nutante
Os contadores do tipo disco nutante, tal como os de pistão rotativo, são usados essencialmente
para o uso doméstico e são muito comuns em vários países, especialmente na América do
Norte.
O consumo é determinado através da contagem do número de ciclos em que a câmara de
medição, de volume conhecido, enche e esvazia. O elemento móvel é um disco que oscila em
torno do eixo de simetria da câmara, com um movimento semelhante ao de um pião,
dividindo-a em compartimentos separados. O fluxo da água entra na câmara de medição por
um dos lados, preenche um dos compartimentos e faz o disco girar excentricamente por forma
a fechar a entrada da câmara e direccionar a água para a saída desta. De referir que o mesmo
compartimento nunca pode ter ambos os orifícios (de entrada e saída) abertos ao mesmo
tempo e, por cada rotação do disco, o mesmo volume de água passa através do contador.
Neste tipo de contadores, o dispositivo de medição, é constituído pela câmara de medição,
pelo disco e por uma placa de divisão. O disco, normalmente, é fabricado em plástico embora,
por vezes, seja metálico. A câmara de medição apresenta uma forma característica, para
melhor se adaptar ao movimento do disco. As partes superior e inferior são cónicas e as
paredes laterais são curvas/esféricas.
Figura 2.14 – Corte Transversal de um Contador Volumétrico de disco nutante (Estevan,
2005).
Para além do dispositivo de medição, estes contadores também possuem filtros, necessários
para evitar partículas em suspensão que podem bloquear o movimento do disco, uma vez que
a qualidade da água contribui para a durabilidade e desempenho do contador. Normalmente,
estes contadores são construídos em latão ou bronze embora, por vezes, existam em plástico.
Nos contadores de disco nutante, os erros de medição dependem principalmente do
ajustamento entre a câmara e o disco e, caso ocorra fuga nestes elementos, vai fazer com que
haja diferença entre o volume consumido e o real.
Ana Sousa
19
Fundamentos Teóricos
A transmissão de dados do movimento do disco ao eixo vertical é sempre feita
mecanicamente. Porém, o envio para o totalizador pode também ser feito magneticamente.
Figura 2.15 – Características do Contador Volumétrico de disco nutante (Silva, 2008).
2.2.1.2.2
Contadores de Velocidade
O contador de velocidade ou velocimétrico é outro meio de medição em que é accionado um
elemento móvel, pela passagem da água, e cujo movimento é transmitido ao dispositivo
indicador. Este tipo de contador pode ser classificado em mecânico ou estático.
Os contadores mecânicos baseiam-se no movimento de uma turbina (ou hélice) provocado
pela passagem da água. Estes contadores são construídos por forma a que a transmissão desse
movimento ao dispositivo indicador é directamente relacionada com o volume de água
passado. Podem ser do tipo turbina monojacto, turbina multijacto ou do tipo Woltmann
(hélice).
Contadores do tipo Monojacto
Este tipo de contadores contabiliza o consumo da água ao totalizar o número de voltas que a
turbina dá quando a água incide nela. A velocidade da turbina, ao girar, depende do caudal
incidente sobre esta. A diferença entre estes contadores e os multijacto deve-se, basicamente,
ao facto de a água incidir na turbina sobre um único ponto.
Os contadores mais usados são os de pequeno calibre, nomeadamente de 15 mm com um
caudal nominal de 1,5 m3/h. No entanto, é possível encontrar calibres superiores em
estabelecimentos industriais ou em estabelecimentos com maior consumo de água.
Normalmente, estes contadores são concebidos para instalação na posição horizontal, com o
eixo da turbina na vertical. No entanto, há modelos homologados para instalação em qualquer
posição, se bem que à custa da redução da sua precisão.
O dimensionamento destes contadores é fundamental para o bom funcionamento dos mesmos.
Deve ter-se em atenção a possibilidade da existência de partículas sólidas em suspensão na
20
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
água, bem como resíduos calcários, que levam à alteração da relação entre o caudal e a
velocidade da turbina e, consequentemente, dará lugar a sub-contagem.
Relativamente à sua posição, este tipo de contadores podem encontrar-se desnivelados não
afectando a qualidade de medição. A sua forma convergente à entrada regulariza a sua
posição, mantendo constante a relação entre o caudal que entra e a velocidade de rotação da
turbina.
Os contadores do tipo monojacto são constituídos por um totalizador/transdutor de medição,
acoplado ao sistema mecânico que contém a turbina, um visor de leitura, um elemento que
isola a área de passagem da água do resto do contador, podendo servir para regularizar a curva
de erros, e uma caixa ou corpo em bronze.
Actualmente, alguns fabricantes, com o intuito de melhorar o acabamento do corpo do
contador, introduziram moldes em plástico, mas com tolerâncias mais restritas, e,
consequentemente, mais susceptível de oscilações e tempo de vida útil da turbina mais
reduzido.
Cada volta efectuada pela hélice da turbina corresponde a um volume que é transmitido ao
totalizador. Por exemplo, um litro de água pode corresponder a 25 voltas da turbina,
registando-se, assim, o volume total consumido.
Figura 2.16 – Contadores de Velocidade Monojacto (Colarejo, 2011).
Ana Sousa
21
Fundamentos Teóricos
(a)
(b)
Figura 2.17 – (a) Pormenorização de um Contador do tipo monojacto; (b) Contador do tipo
monojacto com tecnologia electrónica (Estevan, 2005).
Verifica-se, cada vez mais, a substituição de contadores mecânicos por contadores
electrónicos, devendo-se ao facto de estes últimos poderem ser mais precisos e apresentarem
maiores rendimentos, logo são mais vantajosos para a entidade gestora e mais atractivos no
mercado. No quadro seguinte, apresenta-se uma comparação entre os contadores mecânicos e
os contadores electrónicos.
Quadro 2.2 – Comparação entre os Contadores Mecânicos e os Contadores Electrónicos
(Estevan, 2005).
Contador Mecânico
- Suporta apenas leitura remota com emissores de
impulsos;
- Podem ser de Classe C na horizontal, mas são de
Classe B em posição vertical (com excepções);
Contador Electrónico
- Leitura automática mediante “bus”;
- Capacidade de armazenamento de dados e
análises de informação;
- Classe C em qualquer posição;
- Caudal de arranque 5 a 8 l/h;
- Caudal de arranque 2 a 3 l/h;
- Transmissão mecânica ou magnética. Fricção nas
engrenagens do totalizador.
- Um único elemento móvel, a turbina. Não existe
fricção mecânica nas engrenagens;
- Não admite ajuste
metrológico por software.
- Possível regulação metrológica através de
software.
22
do
comportamento
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
Os contadores electrónicos têm como principais vantagens a capacidade de armazenamento e
análise das leituras recolhidas e apresentam também um software que permite detectar
consumos que se encontram fora da normalidade.
Contadores do tipo multijacto
Os contadores do tipo multijacto são muito utilizados em redes de rega e em estabelecimentos
industriais, isto é, onde o consumo de água é superior ao consumo de uma residência e,
consequentemente, necessita de instrumentos mais robustos a nível mecânico, podendo o
calibre variar de 15 a 50 mm, correspondendo a caudais nominais até 15m3/h.
Figura 2.18 – Contador Multjacto DN 15 e DN 50 (Colarejo, 2011).
À semelhança do que ocorre com os contadores do tipo monojacto, nos contadores do tipo
multijacto a velocidade de rotação da turbina depende da velocidade de incidência da água
sobre a mesma. De referir que qualquer modificação da relação entre o caudal e a velocidade
de entrada na câmara da turbina irá influenciar a curva de erros.
A diferença do funcionamento deste tipo de contadores, comparativamente com os contadores
do tipo monojacto, é a forma como a água incide na turbina. Nos contadores do tipo
multijacto, a água é projectada na turbina (elemento giratório) em toda a periferia da câmara,
conseguindo-se, assim, um funcionamento mais equilibrado da turbina e, consequentemente,
um maior tempo de vida útil do contador.
Este tipo de contadores não exige troços rectos de tubo a montante. Muito embora seja
comum encontrar instalações inclinadas ou verticais, isso faz com que a vida útil do contador
diminua, bem como a sua sensibilidade a baixos caudais. No entanto, quando se trata de
caudais médios e altos a curva de erro não é afectada.
A sedimentação das partículas presentes na água ocorre com frequência nos contadores do
tipo multijacto. Isto deve-se ao seu funcionamento descontínuo e a diferenças de temperatura
nas condutas, levando assim à obstrução da conduta de entrada do contador e, por vezes,
ocorre a paragem total do mesmo.
Ana Sousa
23
Fundamentos Teóricos
Totalizador
Turbina
Câmara de
distribuição
Filtros
Elemento
Corpo do Contador
Figura 2.19 – Esquematização de um Contador do tipo multijacto (Estevan, 2005).
Os elementos que constituem os contadores do tipo multijacto são o totalizador/transdutor de
medição e a turbina. A turbina encontra-se, tal como nos contadores do tipo monojacto,
alojada dentro da câmara de distribuição de plástico. A câmara de distribuição apresenta
diversas aberturas representativas da passagem da água e contém um filtro com a finalidade
de impedir a entrada de partículas sólidas em suspensão e posterior sedimentação das
mesmas.
Nos contadores do tipo multijacto, a curva de erro regularizada é obtida devido à presença de
um circuito em paralelo que ajusta a percentagem do caudal que incide na turbina consoante
um intervalo adequado. Para evitar a obstrução deste circuito, o contador possui um segundo
filtro na entrada. No entanto, quando este não é suficiente e a obstrução do circuito ocorre, a
velocidade da água que passa através da turbina é maior o que leva a uma maior velocidade de
rotação desta e, consequentemente, a erros de contagem positivos.
Contadores do tipo Woltmann
Os contadores do tipo Woltmann adquiriram esta designação em homenagem ao engenheiro
Alemão Reinhard Woltmann (1757 – 1830) que introduziu o uso de hélices em canal aberto.
Este tipo de contadores apresenta maior calibre e são usados em instalações onde o consumo
de água é bastante elevado. O elemento primário dos contadores do tipo Woltmann, como em
todos os contadores velocimétricos, é uma hélice sobre a qual incide o fluxo de água, na
24
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
direcção axial. A velocidade de giro da hélice dá-se em função do caudal que entra, das
características construtivas da hélice e do ângulo que a água faz sobre as lâminas.
(a)
(b)
Figura 2.20 – Contadores do tipo Woltmann de eixo horizontal: (a) corte transversal; (b)
interior da câmara de medição (Estevan, 2005).
Existem três tipos de contadores Woltmann, nomeadamente: os de eixo horizontal, os de eixo
vertical e os Woltmann em cotovelo. Estas diferenças são em função das características
construtivas e do eixo de rotação da turbina. Nos contadores do tipo Woltmann de eixo
horizontal (Figura 2.20) a direcção do fluxo da água coincide com o eixo da turbina, enquanto
que nos de eixo vertical o fluxo da água é perpendicular ao eixo de rotação. Os contadores do
tipo Woltmann em cotovelo são raros, sendo mais utilizados na medição de poços de água
(Figura 2.21).
Figura 2.21 – Contador Woltmann em cotovelo (Estevan, 2005).
Nos contadores Woltmann de eixo horizontal há uma certa lógica em pensar que o perfil de
velocidade à entrada tem um papel importante na sua metrologia. Estudos realizados mostram
a necessidade de estabelecer um determinado comprimento recto da conduta, que antecede o
contador, para regularizar o perfil anteriormente distorcido por outro elemento hidráulico.
Ana Sousa
25
Fundamentos Teóricos
(a)
(b)
Figura 2.22 – Contadores do tipo Woltman: (a) tecnologia de eixo vertical; (b) válvulacontador (Estevan, 2005).
É possível encontrar uma variante dos contadores de eixo vertical, essencialmente em redes
de rega, aos quais é acrescentada uma válvula de regulação. A função desta válvula é
controlar e limitar o caudal que passa pelo contador, a pressão e até mesmo ambos os
parâmetros. Estes contadores são normalmente designados por válvula-contador ou por
válvulas volumétricas.
Os calibres dos contadores do tipo Woltmann variam entre os 50 mm e os 800 mm, em função
do tipo de instrumento. No entanto, é difícil encontrar calibres superiores a 500mm.
Comparando os diferentes tipos de contadores Woltmann, os de eixo horizontal apresentam
maior capacidade de caudal que os de eixo vertical e os de cotovelo, para um mesmo
diâmetro. Importa referir que os de eixo vertical apresentam maior sensibilidade a caudais
baixos.
Figura 2.23 – Contador Woltmann de grande dimensão de eixo horizontal (DN 400 – DN
800) (Colarejo, 2011).
26
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
Os quadros abaixo apresentam diferenças entre os contadores Woltmann de eixo horizontal e
vertical, diferenças essas extraídas de catálogos comerciais com calibres compreendidos entre
os 50mm e 150mm.
Quadro 2.3 – Características de funcionamento de um Woltmann horizontal.
Diâmetro
mm
50
65
80
100
150
Caudal nominal
m3/h
25
40
60
100
250
Caudal máximo
m3/h
50
80
120
200
500
Caudal de transição (±2%)
m3/h
5
8
12
20
50
Caudal mínimo (±5%)
m3/h
0,75
1,2
1,8
3
7,5
Caudal de arranque
l/h
200
250
300
400
1400
Caudal excepcional (poucos minutos)
m3/h
90
200
250
300
700
Perda de Carga a Qmáx.
bar
0,3
0,6
0,6
0,3
0,3
Quadro 2.4 – Características de funcionamento de um Woltmann vertical.
Diâmetro
mm
50
65
80
100
150
Caudal nominal (ISO 4064)
m3/h
15
25
40
60
150
Caudal máximo (ISO 4064)
m3/h
30
50
80
120
300
Caudal de transição (ISO 4064)
m3/h
3
5
8
12
30
Caudal mínimo (ISO 4064)
m3/h
0,45
0,75
1,2
1,80
4,5
Caudal de arranque
l/h
0,05
0,07
0,10
0,11
0,50
Caudal excepcional (poucos minutos)
m3/h
35
70
110
180
350
Perda de Carga a Qmáx.
bar
0,23
0,27
0,38
0,28
0,58
Contadores Proporcionais
O design dos contadores proporcionais leva a que estes sejam pouco sensíveis à qualidade da
água, pelo menos em teoria, e são mais indicados para a contabilização de águas não filtradas
e com partículas sólidas. Contudo, praticamente nenhum modelo deste tipo de contadores é
adoptado no âmbito da Directiva Europeia 75/33/CEE devido à sua baixa precisão e estreita
faixa de medição.
Ana Sousa
27
Fundamentos Teóricos
Os contadores proporcionais baseiam-se na relação entre os fluxos que circulam através de
dois circuitos paralelos e o caudal total das condutas.
As perdas de pressão através dos circuitos devem ser, necessariamente, as mesmas e a soma
dos dois caudais parciais deve ser igual ao caudal total.
ℎ
ℎ
=
∙
=
á
ℎ
á
=ℎ
(a)
(2.1)
∙
(2.2)
á
(2.3)
(b)
Figura 2.24 – (a) Contador Proporcional; (b) Relação paralela entre fluxo de circulação
(Estevan, 2005).
=
=
á!"#
$!"
"$%&
∙
() ã*
=+
á!"#
$!"
"$%&
+
(2.4)
+ 1- ∙
(2.5)
Se a resistência de cada circuito hidráulico for conhecida, é possível obter o caudal total
através da medição do mesmo em apenas um dos circuitos (neste caso, o secundário).
Os contadores proporcionais utilizam a relação apresentada para controlar o caudal que
circula através da conduta. Estes apresentam dois circuitos paralelos com diferentes
capacidades onde o circuito secundário (que dispõe de menor capacidade) pode ser do tipo
monojacto ou multijacto, e o circuito principal apresenta um bocal ou diafragma fazendo fluir
a água e os sólidos em suspensão e, ao mesmo tempo, gera uma diferença de pressão entre os
pontos 1 e 2, fazendo com que o fluxo que circula através do circuito secundário seja medido
correctamente por um contador e convenientemente convertido para o fluxo total através do
contador.
28
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
Figura 2.25 – Partes de um Contador Proporcional.
Como mostra a figura, os contadores proporcionais apresentam um bocal ou diafragma no
circuito principal, devendo ser significativo o caudal atravessado pelo circuito secundário.
Caso contrário, os contadores a serem utilizados no circuito secundário devem ser de
pequenas dimensões ou muito sensíveis, e seriam afectados pela qualidade da água.
O filtro é usado para evitar a circulação de partículas através dos circuitos secundários, sendo,
potencialmente, uma das maiores fontes de problemas nos contadores proporcionais, exigindo
a sua manutenção adequada. Se este elemento ficar obstruído, as características da resistência
de ambos os circuitos são alteradas, alterando seriamente a curva de erro levando à subcontagem.
Contadores Tangenciais
Os contadores do tipo tangencial, à semelhança dos contadores proporcionais, são utilizados
essencialmente para rega. O seu funcionamento é baseado, como qualquer contador de
velocidade, no movimento da turbina localizada na parte superior do contador, por onde a
água flui, em função da proporção da velocidade da água nessa zona. Isto pode causar graves
imprecisões na medida em que o perfil de velocidades pode chegar à turbina distorcido.
Figura 2.26 – Vista da secção da entrada de água de um contador tangencial (Estevan, 2005).
Ana Sousa
29
Fundamentos Teóricos
No entanto, apesar destes inconvenientes, os contadores tangenciais apresentam vantagens
atraentes no mercado, nomeadamente: a própria concepção do contador permite a sua
utilização em todos os tipos de água e com nenhum impedimento para a passagem de sólidos
em suspensão, a perda de carga produzida será muito menor em comparação com a de outras
tecnologias e, por último, de igual modo importante, o custo de aquisição é inferior ao de
outros modelos.
É possível encontrar modelos mecânicos aprovados para a classe metrológica A (classe de
precisão mais baixa) e para calibres de 50 a 125mm. No entanto, para diâmetros superiores a
300 mm, ainda estão em processo de aprovação. No mercado também já existe um modelo
para a classe metrológica B com totalizador electrónico.
Quadro 2.5 – Especificações Técnicas de um Contador Tangencial.
Calibre
DN 50
DN 65
DN 80
DN 100
DN 125
Caudal nominal (m3/h)
15
25
40
60
100
Caudal máximo (m3/h)
30
50
80
120
200
Caudal de transição (m3/h)
4,5
7,5
12
18
30
Caudal mínimo (m /h)
1,2
2
3,2
4,8
8
Pressão máxima (bar)
16
3
3
Totalização máxima (m )
2.2.1.2.3
107
Contadores Conjugados
Os contadores conjugados, como o próprio nome indica, combinam contadores de velocidade
de diversos diâmetros e capacidades numa única unidade, como por exemplo: um contador
Woltmann (de maior capacidade por onde passa o circuito principal) associado a um contador
multijacto (circuito secundário), como se pode ver na Figura 2.27.
30
Fundamentos Teóricos
(a)
CAPÍTULO 2
(b)
Figura 2.27 – (a) Contador Conjugado; (b) Configuração Interna (Arregui et al.,2006).
Figura 2.28 – Contador Conjugado.
O design deste tipo de contadores não leva, normalmente, a reduzir os erros de medição, mas
concentra-se em oferecer uma gama mais ampla de valores mensuráveis, uma vez que os
caudais mais baixos conseguem ser medidos pelo contador secundário. Para tal, segundo a
norma ISO 4064, a qualidade dos contadores conjugados depende da faixa de medição e não
da tolerância de erro, pois estes são idênticos em todas as classes metrológicas.
Um contador conjugado inclui dois ou três contadores de diferentes diâmetros e capacidades.
Cada contador é utilizado para uma determinada gama de caudais, alta ou baixa, sendo
utilizado o contador principal ou o secundário, respectivamente. Estes contadores são
utilizados em indústrias, hospitais, escolas, etc., onde há grandes diferenças entre os caudais
mínimo e máximo.
Ana Sousa
31
Fundamentos Teóricos
Os contadores conjugados são dispostos em paralelo (Figura 2.27 b)) e, relativamente ao fluxo
da água, este é realizado através do circuito principal ou pelo circuito secundário, graças a
uma válvula de passagem automática situada a jusante do contador principal. Quando o
caudal é baixo, a válvula mantém-se fechada e a água flui pelo contador secundário, caso
contrário, se o caudal for elevado, a válvula abre-se devido ao aumento da perda de pressão
no contador secundário e, consequentemente, a água flui através do contador principal.
Legenda:
1 – Totalizador
2 – Ligações Magnéticas
3 – Câmara de Medição do Contador
Secundário
4 – Câmara de Medição do Contador
Principal
5 – Válvula de Passagem Automática
6 – Ligação do Teste para Verificação do
Erro de Medição
Figura 2.29 – Secção transversal de um contador conjugado - caudal baixo e caudal elevado
(Arregui, 2006).
32
Fundamentos Teóricos
2.2.1.2.4
CAPÍTULO 2
Contadores estáticos ou caudalímetros
Os contadores estáticos (ou caudalímetros), baseiam-se na interferência que a passagem de
caudal tem num determinado efeito físico, nomeadamente num campo electromagnético ou a
reflexão de ultra-sons. Estes contadores medem caudais instantâneos e, integrando ao longo
do tempo, medem volumes. Podem ser do tipo ultra-sónico ou do tipo electromagnético.
Contadores Estáticos Ultra-Sónicos
Os contadores ultra-sónicos são uma tecnologia de grande impacto nos últimos anos.
Caracterizados por abrangerem grandes diâmetros, muitas vezes é a solução mais rentável ou
até mesmo o único tipo de contador disponível. Estes diâmetros podem chegar até aos 8000
mm.
Basicamente, existem dois tipos de contadores ultra-sónicos, que trabalham segundo
princípios físicos totalmente diferentes, nomeadamente: os contadores ultra-sónicos de tempo
de trânsito e os contadores ultra-sónicos com efeito Doppler. Os primeiros obtêm uma
estimativa da velocidade de circulação da água a partir da velocidade de propagação do som
num meio em movimento. Os segundos utilizam a mudança de frequência das ondas sonoras
quando esta é reflectida num corpo em movimento e quando absorvida por uma posição fixa
(o conhecido efeito Doppler).
- Contadores ultra-sónicos de tempo de trânsito
Estes contadores registam o tempo decorrido desde a emissão das ondas sonoras (no ponto
emissor) até serem recebidas (no ponto receptor), propagando-se através de um meio
transmissor em movimento, relacionando-o com o caudal circulante na conduta. Este tempo
depende de vários factores, nomeadamente: a velocidade de propagação do som, a direcção do
fluxo, a instalação e características geométricas do contador, etc.
Regra geral, este tipo de contadores usa dois transdutores piezoeléctricos que podem trabalhar
tanto para a emissão como para a recepção das ondas sonoras. Quando trabalham como
emissores, são activados por impulsos eléctricos que são convertidos em sinais acústicos.
Quando trabalham como receptores, o processo ocorre em contrário, isto é, são captadas as
variações de pressão através das ondas sonoras emitidas pelo emissor e são transformadas em
impulsos eléctricos.
Relativamente aos transdutores piezoeléctricos, existem vários tipos. Os que se encontram em
contacto directo com o meio transmissor (denominados por wetted transducers – os mais
precisos) e os que são instalados exteriormente (denominados clamp-on transducers - usados
como caudalímetros portáteis).
Ana Sousa
33
Fundamentos Teóricos
Figura 2.30 – Contador Estático Ultra-sónico em linha (Estevan, 2005).
Os sensores (emissor e receptor) são geralmente separados com uma certa distância em linha
recta, formando um ângulo entre o eixo da conduta e a linha fictícia das ondas sonoras. Esta
disposição deve ter um comprimento, L, entre os sensores, um ângulo, α, e diâmetro, D, da
conduta, obtendo-se assim um triangulo que serve de base para o cálculo do tempo de trânsito
das ondas sonoras.
Figura 2.31 – Princípio de funcionamento (Estevan, 2005).
O emissor emite um sinal que demora um tempo t1 a chegar ao receptor e este inverte o
processo, emitindo ondas sonoras para alcançar novamente o emissor, precisando de um novo
tempo t2.
Caso a velocidade de circulação do fluxo seja nula, ambos os tempos são iguais. No entanto,
quando o meio transmissor se encontra em movimento, estes tempos são influenciados pela
velocidade, ou seja, o perfil de velocidade entre os transdutores vai fazer com que as ondas
sonoras viajem com maior ou menos velocidade e, portanto, o tempo de trânsito das mesmas
diminui ou aumenta, respectivamente. As ondas de pressão transmitidas no sentido do fluxo
terão um tempo de trânsito t1 menor do que as transmitidas em sentido oposto t2.
A diferença de tempos de trânsito das ondas sonoras é calculada da seguinte maneira, tendo
em conta a disposição dos sensores e o diâmetro da conduta:
=
34
.
/0∙
1
(2.6)
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
−
.
=
0∙
=∆ =
(2.7)
1
3
∙.∙0∙
03∙
1
31
(2.8)
Sendo c a velocidade de propagação do som (para água a uma temperatura de 20ºC, c = 1482
m/s) e V a velocidade média do fluxo.
Uma vez que a velocidade do som é muito superior à velocidade média do fluxo, pode
desprezar-se o termo 4 ∙ 5*6 7 relativamente a c, obtendo-se assim a velocidade média do
fluxo e, posteriormente, o caudal circulante:
4=
∆8∙ 3
∙.∙
=9∙4 =
(2.9)
1
:∙;3
<
∆8∙ 3
∙.∙
1
(2.10)
Em qualquer situação, a velocidade das ondas sonoras permanecerá constante enquanto as
propriedades físicas da água permanecem constantes (a temperatura, a pressão e a
composição). Assim, em consequência deste facto, a velocidade do fluido será obtida
simplesmente a partir da diferença dos tempos de trânsito e da disposição dos transdutores.
- Contadores ultra-sónicos de efeito Doppler
O funcionamento dos contadores ultra-sónicos de efeito Doppler é baseado no princípio de
que a frequência das ondas sonoras muda consoante o emissor ou o receptor se encontre em
movimento, princípio esse também aplicado quando as ondas sonoras são reflectidas num
corpo em movimento, como por exemplo, as partículas em suspensão na água. A mudança de
frequência é proporcional à velocidade das partículas e ao emissor/receptor e, também, ao
caudal.
A Figura 2.32 seguinte mostra o princípio de funcionamento deste tipo de contadores, com
dois transdutores exteriores. O emissor lança uma série de sons com frequência fi que, ao
reflectirem-se nas partículas transportadas pela água, sólidos suspensos ou bolhas de gás, é
transformada numa frequência diferente, f + ∆f, em que:
@
∆f = 2 ∙ f? ∙ A
(2.11)
(em que c é a velocidade das ondas sonoras no meio transmissor e V a velocidade média das
partículas presentes no fluido).
Ana Sousa
35
Fundamentos Teóricos
Figura 2.32 – Princípio de funcionamento de um contador ultra-sónico de efeito Doppler
(Arregui et al., 2006).
Para o adequado funcionamento deste tipo de contador, a água deve conter um teor mínimo de
sólidos em suspensão ou bolhas de gás, pois as ondas são neles reflectidas. Enquanto que para
os contadores de tempo de trânsito a presença destes elementos é bastante inconveniente, nos
contadores de efeito Doppler são essenciais. No fundo estas duas tecnologias complementamse, havendo até no mercado equipamentos que utilizam conjuntamente os dois princípios de
medição, alternando automaticamente consoante as características da água.
O efeito Doppler pode ser usado para determinar o perfil de velocidade numa conduta. Uma
possível configuração é apresentada na Figura 2.33, em que o transdutor emite as ondas
sonoras, cuja frequência, quando são reflectidas nas partículas presentes na água, sofre uma
mudança dependendo da velocidade destas. As ondas reflectidas nas partículas mais próximas
do transdutor voltam mais rapidamente do que as que são reflectidas nas partículas mais
distantes e, através da medição do deslocamento da frequência e do tempo de recepção, é
possível então determinar o perfil de velocidade e, também, melhorar a estimativa do caudal.
Figura 2.33 – Perfil de velocidade obtido através do efeito Doppler (Arregui et al., 2006).
36
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
É importante reter que estes instrumentos não medem a velocidade da água directamente, mas
sim a velocidade das partículas presentes e transportadas por ela. Posteriormente, sendo
conhecida a secção da conduta, o caudal é então obtido. De referir que estes contadores são
menos precisos do que os contadores de tempo de trânsito, e a razão subjacente pode ser,
precisamente, a diferença entre a velocidade das partículas e a velocidade da água.
Contadores Estáticos Electromagnéticos
O princípio de funcionamento de um contador estático electromagnético baseia-se na lei
enunciada por Faraday, 1832. Esta lei diz que a tensão (E) surge entre as extremidades de
qualquer condutor passando por um campo magnético. A tensão induzida é directamente
proporcional à velocidade do fluxo (V), ao comprimento do condutor (L) e à intensidade do
campo magnético (B) que o rodeia.
B=
∙C∙D∙4
(2.12)
A constante K é um factor de calibração que é determinado na prática por via húmida (ISO
9104).
No caso dos contadores electromagnéticos, a função do elemento condutor é realizada pela
água ou pelo fluido existente entre os dois eléctrodos. O comprimento do condutor é
aproximadamente a distância entre os eléctrodos que, na maioria dos casos, é o diâmetro do
contador. A velocidade será uma velocidade média ponderada do fluido na secção do
eléctrodo e a intensidade do campo magnético depende das bobines magnéticas que são
colocadas na caixa, pelo fabricante. A tensão induzida pode ser medida pelos eléctrodos que,
geralmente, se encontram em contacto directo com o meio condutor.
Tendo em consideração que o caudal numa conduta circular pode ser obtido pela expressão:
=
:∙; 3
<
∙4
(2.13)
então:
:∙; 3
= <∙
Ana Sousa
∙.
F
F
∙ EG H = I ∙ EG H
(2.14)
37
Fundamentos Teóricos
Figura 2.34 – Princípio de funcionamento de um Contador Electromagnético (Estevan, 2005).
Segundo as expressões anteriores, pode afirmar-se que a tensão depende, não apenas da
velocidade do fluido (V), mas também da intensidade do campo magnético (B). Importa
referir que o campo magnético está sujeito às variações de tensão que alimentam as bobines e
às alterações da condutividade do fluido. Este problema é resolvido pelos fabricantes que
criam um sinal adicional de referência que deriva do mesmo campo magnético e, comparando
estes dois sinais, as variações devidas a mudanças do campo magnético ou à condutividade do
fluido são desprezadas.
Para compreender o princípio de funcionamento dos contadores electromagnéticos é
importante perceber que, nesta tecnologia, não existe um único condutor que segue a lei de
Faraday, pois o condutor aqui existente é a água e esta circula a uma velocidade diferente,
consoante o ponto da secção atravessada. Importa referir que diferentes pontos da secção
contribuem de formas distintas para gerar tensão nos eléctrodos, logo, o valor da velocidade a
ser usado nas expressões anteriores tem de ser um valor ponderado. Shercliff (1962)
desenvolveu um modelo teórico supondo um campo magnético uniforme com a finalidade de
estimar uma tensão para cada ponto da secção, criando uma função ponderada. Assim,
também é possível avaliar como os fluxos com perfis de velocidade distorcidos podem afectar
a precisão da medição.
Os contadores electromagnéticos são constituídos por duas partes. Um elemento principal, por
onde o fluxo da água circula e onde estão instalados os sensores (eléctrodos). Neste elemento
é fornecido um sinal eléctrico fraco, como saída, criado através dos eléctrodos. Um elemento
secundário que recebe este sinal, analisa-o e transforma-o num sinal normalizado, que pode
ser transmitido para outros dispositivos.
38
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
Quadro Superior
Bobine
Eléctrodos
Tubo de Medição
Quadro Inferior
Revestimento
Figura 2.35 – Componentes de um Contador Electromagnético (Estevan, 2005).
Com o avanço da tecnologia os fabricantes desenvolveram e aprovaram outros materiais e
estruturas para induzir um fluxo magnético de modo a homogeneizar o peso de todos os
pontos da secção, com o objectivo de obter ponderações o mais uniformes possível.
Em suma, no quadro seguinte são expostas as principais características e a classificação dos
instrumentos de medida de caudais.
Ana Sousa
39
Fundamentos Teóricos
Quadro 2.6 – Principais características dos instrumentos de medida.
Perda
de
Caudais
Instrumento
Contador
Tecnologia
Uso
(m3/h)
Calibres
Doméstico/
Monojacto
Precisão
Carga a
Qmáx
(bar)
Custo
0,9
Médio
**
0,6 - 50
7 – 100
1,5 - 15
15 - 50
**
0,9
Médio
20 2500
50 - 500
**
0,2 –
0,4
Médio
Industrial
Doméstico/
Multijacto
Industrial/
Irrigação
de Velocidade
Industrial/
Woltmann
Gestão de
Redes
Proporcional
Irrigação
80 - 500
65 - 150
*
0,5 (a
Qmáx)
Baixo
Tangencial
Irrigação
15 - 600
50 - 300
*
0,1
Baixo
Pistão
Rotativo
Doméstico
1 – 36
15 – 100
***
< 0,1
Médio
Disco
Nutante
Doméstico
-
-
**
< 0,1
Médio
Industrial
20 2500
50 - 500
***
0,4
Médio
Tempo de
trânsito
Industrial/
Gestão e
Verificação
de Redes
3 - 105
10 - 2000
***
Baixa
Efeito
Doppler
Industrial
3 - 1055
Contador
Volumétrico
Conjugado
Ultrasónico
Caudalímetro
Médio/
Alto
Médio/
200 1000
*
200 8000
*
Baixa
Alto
Industrial/
Eletromagnético
Gestão de
Redes
Onde * pouca, ** média e *** alta precisão.
40
Baixa
Médio
Fundamentos Teóricos
2.2.1.3
CAPÍTULO 2
Classe metrológica
Os regulamentos europeus relativos a contadores de água fria, de Dezembro de 1974, e de
água quente, de Setembro de 1979, são a Directiva Europeia 75/33/CEE e a Directiva
79/830/CEE, respectivamente. Mais tarde, no ano de 1993, foi criada uma norma
internacional, a ISO 4064, que define a classe metrológica bem como o uso de contadores.
Segundo a norma ISO 4064, os caudais que definem as classes metrológicas dos contadores
de água e que estabelecem margens de precisão dos mesmos são os seguintes:
Caudal mínimo (Qmín): menor caudal, em m3/h, que o contador deve medir, com erros de
medição que não ultrapassem ± 5% do fluxo por ele atravessado;
Caudal de transição (Qt): caudal, em regime uniforme, que define os campos de medição
superior e inferior, em que os erros não ultrapassem ± 2% do fluxo por ele atravessado;
Caudal máximo (Qmáx): maior caudal, em m3/h, através do qual o contador funciona num
curto período de tempo, dentro dos erros máximos admissíveis, sem danificar. De referir que
este caudal não deve ser confundido com a capacidade do contador pois, embora o contador
seja capaz de medir tal caudal, o seu funcionamento por tempo prolongado provocará
desgastes e mau funcionamento;
Caudal nominal (QN): maior caudal nas condições de utilização, expresso em m3/h, onde o
contador funciona satisfatoriamente dentro dos limites de erros admissíveis; corresponde a 50
% do caudal máximo do contador.
Relativamente à classe metrológica, os contadores são classificados de A, B, C e D segundo a
Norma ISO 4064, consoante a precisão de cada tipo de contador, no entanto a Directiva
Europeia 75/33/CEE estabelece somente as classes A, B e C, que são as mais utilizadas no
mercado. Os limites de precisão de todas as classes são os mesmos, variando apenas a gama
de caudais nos contadores que exigem uma determinada precisão.
No quadro seguinte são indicados os valores de Qmín e Qt para cada classe metrológica,
segundo a ISO 4064.
Ana Sousa
41
Fundamentos Teóricos
Quadro 2.7 – Classes Metrológicas (Norma NP 2468 ou ISO 4064).
Valor numérico para classificação do contador QN
(QN = caudal nominal em m3/h)
Classe
Metrológica
QN < 15
QN ≥ 15
Qmín
Qt
Qmín
Qt
Classe A
0,04 QN
0,10 QN
0,08 QN
0,3 QN
Classe B
0,02 QN
0,08 QN
0,03 QN
0,2 QN
Classe C
0,01 QN
0,015 QN
0,006 QN
0,015 QN
Classe D
0,0075 QN
0,0115 QN
O grau de precisão de um contador é menor nos contadores pertencentes à classe A e maior
nos da classe D. Uma classe metrológica define, para cada caudal nominal (QN), qual o caudal
mínimo (Qmín) e qual o caudal de transição (Qt), que o contador é capaz de medir, com erros
máximos admissíveis, estabelecidos pelas normas técnicas.
A classe metrológica A possui menor amplitude na gama de caudais e é a menos precisa em
baixos fluxos de caudais, logo, pouco atraente para certo tipo de aplicações que requer boa
precisão. Encontra-se, praticamente, em desuso nos abastecimentos urbanos, no entanto, ainda
se pode encontrar em redes de rega pelo seu baixo custo de investimento.
Relativamente à classe metrológica B, pode-se dizer que esta é actualmente a mais usada
devido à relação preço/qualidade, ainda que se realizam esforços importantes por parte dos
fabricantes para a implementação de contadores mais precisos a um custo acessível. A curva
de erros de contadores pertencentes a esta classe encontra-se desfasada para a direita
comparativamente com os contadores da classe C, pois a sua concepção e fabrico não estão
sujeitos a fiscalização tão rigorosa, diminuindo assim a precisão para baixos caudais (Figura
2.36).
Os contadores pertencentes à classe metrológica C são os mais precisos pelo que, devido à sua
forma/design, apresentam uma resistência mínima às forças de atrito introduzidas pela parte
móvel do contador, apresentando assim uma boa sensibilidade a baixos caudais. A resistência
mínima é conseguida devido ao adequado posicionamento dos pontos de apoio das partes
móveis (põe exemplo, das turbinas), bem como à baixa fricção no dispositivo totalizador.
Estas exigências de precisão, impostas pela norma em vigor, são aplicadas somente a
contadores novos. Para contadores que se encontram em serviço, já com um período de tempo
42
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
elevado, a precisão diminui, originando erros importantes para a contabilização/registo do
consumo de água.
Figura 2.36 – Curva de erro de um contador (QN = 1,5 m3/h) e Classes Metrológicas (ISO
4064).
Quando se ensaia o comportamento de um contador é possível obter uma curva de erro que
facilita a informação sobre o possível erro de medição para diferentes caudais. Na figura
acima (Figura 2.36) está representado um exemplo de uma curva de erro típica de um
contador e os limites de erro definidos pela Norma ISO 4064:1999. Verifica-se, neste gráfico,
que os erros são maiores para caudais baixos uma vez que, o fluxo da água que atravessa o
contador é menor e também, devido ao facto de superar a resistência oferecida pelo atrito das
partes móveis do contador.
Em 30 de Abril de 2004 foi aprovada uma nova Directiva Europeia 2004/22/CEE sobre os
instrumentos de medida funcionando juntamente com as normas europeias em vigor, a
Directiva 75/33/CEE para contadores de água fria e a 79/830/CEE para contadores de água
quente. Mais tarde surgiu a norma EN 14154:2007, actualmente em vigor, para contadores de
água limpa e a EN 14268 para contadores de água de rega. Esta norma é baseada nas
recomendações da Organização Internacional de Metrologia (MID) e uma das diferenças mais
importantes, comparando com a anterior, é a definição das características metrológicas, ou
seja, os requisitos dos erros máximos admissíveis são os mesmos mudando apenas a
nomenclatura usada para a definição das classes metrológicas. Assim, os caudais utilizados
para classificação das classes metrológicas dos instrumentos propostos pela norma EN 14154
são os seguintes:
Caudal mínimo (Q1): caudal mais baixo ao qual se exige que o contador funcione, dentro do
erro máximo admissível;
Ana Sousa
43
Fundamentos Teóricos
Caudal permanente (Q3): caudal mais alto em condições de funcionamento, ao qual se exige
que o contador funcione satisfatoriamente dentro do erro máximo admissível. Os caudais
admitidos pela norma são apresentados na Quadro 2.8;
Caudal de transição (Q2): caudal situado entre o caudal mínimo e o caudal permanente,
dividindo a gama de caudais em duas zonas distintas, com margens de precisão diferentes;
Caudal de sobrecarga (Q4): caudal mais elevado a que o contador pode funcionar durante um
curto período de tempo, dentro do erro máximo admissível, mantendo o seu rendimento
metrológico satisfatório.
A classificação metrológica dos contadores, segundo a EN 14154, baseia-se em rácios de
caudais que definem os limites de erros. São determinados três rácios (Q3/Q1, Q2/Q1, Q4/Q3)
tendo por base o caudal permanente que pode variar entre 1 e 6300 m3/h (Quadro 2.8). Os
valores que podem ser eleitos no rácio Q3/Q1 apresentam-se na Quadro 2.9.
Quadro 2.8 – Caudal Permanente Q3 (m3/h) segundo a EN 14154.
Q3
1,5*
3,5*
6*
15*
20*
1
1,6
2,5
4
6,3
10
16
25
40
63
100
160
250
400
630
1000
1600
2500
4000
6300
Quadro 2.9 – Rácio Q3/Q1 segundo a EN 14154.
Q3/Q1
15*
35*
60*
212*
10
12,5
16
20
25
31,5
40
50
63
80
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
*Valores admitidos durante um período de transição de 5 anos desde a publicação oficial da
Norma.
44
Fundamentos Teóricos
CAPÍTULO 2
A relação entre o caudal máximo e o caudal permanente será sempre de 1,25 enquanto que a
relação entre o caudal de transição e o caudal mínimo será sempre constante e igual a 1,6.
Assim, qualquer variação do rácio Q3/Q1 mudará o caudal de transição. A figura seguinte
mostra a verificação dos limites de erro de um contador com Q3 de 2,5 m3/h quando se
aumenta o rácio Q3/Q1, denominado por R.
Figura 2.37 – Classificação metrológica segundo a EN 14154.
Ana Sousa
45
Fundamentos Teóricos
46
CAPÍTULO 3
3 ERROS DE MEDIÇÃO
Todos os equipamentos utilizados para medir o volume ou o caudal de água, nomeadamente
os contadores e/ou caudalímetros, apresentam erros, sendo maiores ou menores consoante a
tecnologia utilizada. Os contadores apresentam erros quando os valores indicados são maiores
ou menores do que o volume de água que realmente atravessou o contador. Estes erros são
devidos a uma variedade de factores que influenciam a qualidade de medição.
Os principais factores que influenciam a precisão dos contadores são: as suas características
construtivas e princípio de funcionamento, como a diferença entre os contadores volumétricos
e os contadores de velocidade que apresentam níveis de precisão diferentes; a posição de
montagem do contador; a influência dos sólidos em suspensão e/ou depositados; a qualidade
da água; a pressão existente na rede e, por vezes, a existência de depósitos controlados por
bóias que geram pequenos caudais e fazem com que os contadores funcionem em gamas de
caudais abaixo dos valores para os quais são dimensionados.
Normalmente, denomina-se por sub-contagem quando o contador indica um volume de água
inferior ao volume realmente passado.
A Figura 3.1 mostra um ensaio típico a contadores de água, com a finalidade de serem
avaliados os erros de medição.
Figura 3.1 – Ensaio de contadores de água.
Ana Sousa
47
Erros de Medição
São estabelecidas normas técnicas para que os erros de medição sejam mantidos dentro de
limites aceitáveis por forma a não causar prejuízo aos consumidores e às Entidades Gestoras,
como sejam contagem a mais ou a menos e, consequentemente, facturações incorrectas.
A norma portuguesa NP 2468 diz que os erros de medição devem se calculados pela seguinte
fórmula, onde os valores são obtidos em ensaios realizados em laboratório:
B=
J.K ." L 0M
0M
× 100
(3.1)
onde:
E = erro apresentado pelo contador em percentagem;
Li = leitura inicial do contador, imediatamente antes do ensaio;
Lf = leitura final do contador, imediatamente após o ensaio;
VR = volume real passado pelo contador.
Na Figura 3.2 apresenta-se uma imagem relativa a um instrumento (cuba) que fornece a
indicação sobre o volume real passado pelo contador.
Figura 3.2– Indicação do volume real.
Seguidamente, na Figura 3.3, apresenta-se uma curva de erros típica de um contador: ± 5%
para caudais entre o caudal mínimo (Qmin) e o caudal de transição (Qt), e ± 2% para caudais
entre o caudal de transição e o caudal máximo (Qmáx).
48
Erros de Medição
CAPÍTULO 3
Figura 3.3 – Curva de erro típica de um contador.
Figura 3.4 – Curva de erros (Alves et al., 2004).
Os valores negativos na curva de erros (Figura 3.4) representam os erros negativos (subcontagem) e os valores positivos representam os erros positivos (sobre-contagem),
relativamente à Entidade Gestora, em Sanches et al. (2000).
A NP 2468 apresenta, para além de tabelas de cálculo das classes metrológicas, a comparação
de diversos contadores, indicada no Quadro 3.1, seguinte.
Ana Sousa
49
Erros de Medição
Quadro 3.1 – Comparação de diversos contadores (NP 2468).
Classes Metrológicas
A
B
C
D
Qn
Qn
Qn
Qn
(m3/h)
(m3/h)
(m3/h)
(m3/h)
5
10
1,5
2,5
3,5
5
10
1,5
2,5
3,5
1,5
2,5
10
20
3
5
7
10
20
3
5
7
3
5
500
1000
120
200
280
400
800
22,5
37,5
52,5
17,25
28,75
200
400
30
50
70
100
200
15
25
35
11,25
18,75
--
--
--
--
--
--
--
--
--
--
3,94
6,56
Qmáx
(m3/h)
Qt
(dm3/h)
Qmín
(dm3/h)
Qs
(dm3/h)
A curva obtida em ensaios de aferição dos contadores apresenta características semelhantes à
curva apresentada na Figura 3.5.
Figura 3.5 – Curva típica de exactidão de contadores de água (Rizzo et al., 2004).
50
Erros de Medição
CAPÍTULO 3
Da Figura 3.5 verifica-se que a linha correspondente ao ensaio do contador novo enquadra-se
dentro limites de erro superior e inferior, mas a linha correspondente ao teste do contador
antigo apresenta maior erro negativo, sendo, assim, prejudicial para a Entidade Gestora.
3.1
Micromedição
Segundo Mendonça (1975), a micromedição foi sempre utilizada, já desde a época da
civilização romana, no combate ao desperdício da água e, também, para garantir o
abastecimento de grande parte da população. Na Alemanha e na Inglaterra, em 1850, a
micromedição era feita através de contadores de velocidade enquanto que na França e na
Bélgica, a partir de 1872, utilizavam-se contadores volumétricos.
A micromedição é uma actividade essencial, mesmo indispensável, no controle e redução de
perdas aparentes, uma vez que: (i) inibe o desperdício; (ii) fornece dados importantes sobre os
volumes fornecidos aos utilizadores; (iii) realiza a cobrança real do volume consumido; (iv)
disponibiliza dados para avaliação do comportamento e tendência dos consumidores ao longo
do tempo; (v) contribui para uma maior disponibilidade de água para ser distribuída para a
população (Leão et al., 2007).
Segundo Alves (1999), a micromedição é a medição do consumo realizado no ponto de
abastecimento de um utilizador, independentemente de sua categoria (comercial, residencial,
pública ou industrial) ou da sua faixa de consumo. Este, acrescenta também que, a
micromedição é realizada, normalmente, com o auxílio de um contador. Este instrumento
possibilita uma cobrança mais justa para o consumidor além de servir de instrumento inibidor
de gastos e desperdícios e, fornece ainda, os valores de consumo ao cliente e sinaliza
potenciais fugas.
Já segundo Sato (2000), a implantação de um programa de micromedição é uma das
principais acções para o planeamento de medidas para controlo de perdas, pois a fiabilidade
destes dados contribui para obtenção de índices de perdas precisos. Além disso, a
micromedição é uma das principais componentes das perdas. Marcelo Yuji Sato afirma que
um sistema de micromedição depende de dois aspectos:
Fiabilidade nos sistemas de micromedição: neste caso, a exactidão das informações
prestadas por estes instrumentos está relacionada com: (i) as normas e procedimentos
de aquisição; (ii) manutenção e substituição dos contadores. Vários factores interferem
nesta fiabilidade, tais como: (i) a idade dos aparelhos; (ii) o dimensionamento correcto
para a faixa de consumo; (iii) a instalação; (iv) a existência de reservatórios prediais;
(v) a manutenção do aparelho;
Ana Sousa
51
Erros de Medição
Fiabilidade do sistema comercial: a fiabilidade está relacionada com as actividades
comerciais, nomeadamente: (i) a leitura; (ii) o processamento das informações; (iii) a
estimativa de consumo.
3.2
Sub-contagem
Uma das inconformidades mais frequentes quando se analisa a qualidade na medição é a
chamada sub-contagem. Este fenómeno pode ser definido como a incapacidade, que
determinado contador tem, de medir com exactidão quando submetido a consumos
extremamente baixos e, basicamente, está presente em quase todas as ligações de água. As
perdas por sub-contagem pertencem ao grande grupo das Perdas Aparentes.
Segundo Nielsen et al. (2003 apud Silva, 2008), a sub-contagem ocorrida em alguns
contadores significa uma situação de medição ineficaz, que pode ser causada, principalmente,
pelo sobredimensionamento do contador, ou por um factor externo ao mesmo, provocando
perda de sensibilidade e, consequentemente, contabilizando um menor de volume de água do
que aquele que realmente escoou.
Para Brunelli e Farias (2006), a sub-contagem para além de interferir nos indicadores de
perdas, leva, ainda, a uma redução significativa na facturação das Entidades Gestoras, pois
apesar de a água ser fornecida ao consumidor, em função desta medição incorrecta, parte da
água que passa pelo contador não será contabilizada.
As principais causas da sub-contagem em contadores devem-se a:
Classe metrológica inadequada para medição de determinados perfis de consumo;
Desgaste natural dos mecanismos internos: o contador constituído por componentes
mecânicos, com o tempo e consequente uso, acaba por sofrer com o desgaste dos seus
componentes;
Exposição a altas pressões: a ocorrência de pressões acima das regulamentares
contribui para o desgaste prematuro dos componentes internos dos contadores e, em
casos mais extremos, podem levar à perda de estanquidade do contador;
Instalação inadequada dos contadores: normalmente são instalados desprotegidos,
mal posicionados e muitas das vezes fora da posição correcta de instalação, ou seja,
inclinados;
Dimensionamento incorrecto: os contadores quando submetidos a caudais fora da sua
classe podem apresentar menor sensibilidade na medição, tanto no caso de
sobredimensionamento, quando o contador não é capaz de contabilizar pequenos
caudais, como no caso de sub-dimensionamento onde certamente ocorrerá desgaste
prematuro do medidor;
Incrustações: as diversas substâncias presentes na água tendem a incrustar dentro do
contador, no mecanismo móvel interno, prejudicando e alterando, assim, o seu bom
funcionamento;
52
Erros de Medição
CAPÍTULO 3
Sólidos em suspensão: os contadores podem apresentar problemas relativamente aos
sólidos em suspensão que, com o tempo, acabam por diminuir a sensibilidade do
mesmo em regimes de baixo caudal ou mesmo por impedir o movimento de rotação
das partes móveis. Outra causa frequente é a ocorrência de uma reparação na rede
pública de abastecimento e há entrada de corpos estranhos na conduta nomeadamente:
(i) terra; (ii) pedregulhos; (iii) folhas de árvores, que obstruem os filtros ou ficam
retidos no próprio contador, impedindo, assim, o seu adequado funcionamento e até
mesmo comprometendo a alimentação das residências.
Sabe-se que um contador, durante a medição do consumo, é submetido a diferentes valores de
caudais, em função das características de uso nos pontos de consumo. Este factor está
intimamente ligado aos erros de medição desses contadores. Esses erros podem ser
graficamente demonstrados através de testes em bancada e fórmulas matemáticas, resultando
na curva de erros típica de cada medidor.
Existem inúmeros parâmetros que podem afectar o correcto funcionamento dos contadores de
água. Como tal, e no sentido de se protegerem, estes instrumentos encontram-se,
normalmente, instalados em caixas de protecção. No entanto, nem sempre são instalados nas
melhores condições para o seu correcto funcionamento. De seguida, apresenta-se uma
descrição do impacto, dos vários parâmetros que influenciam a medição da água.
(i)
Posição de instalação
A maior parte dos contadores são homologados para o seu funcionamento em posição
horizontal, no entanto, por dificuldades de leitura do contador, os funcionários tendem a girar
os contadores, comprometendo a correcta leitura dos mesmos. Na Figura seguinte (Figura
3.6), exemplificam-se dois desses casos.
Figura 3.6 – Instalação inclinada dos contadores de água (Estevan, 2005).
É possível encontrar, ainda nos dias de hoje, contadores instalados em condições péssimas,
não cumprindo as normas básicas de instalação de fornecimento de água, como se pode ser na
Figura 3.7.
Ana Sousa
53
Erros de Medição
Figura 3.7 – Instalação de contadores em posição vertical (Estevan, 2005).
Esta inadequada instalação dos contadores tem consequências e reflecte-se, directamente, na
deterioração da curva de erros, principalmente na passagem de baixos caudais devido ao atrito
das partes móveis enquanto que, para caudais médios e altos, a curva de erros não sofre tanta
variação em relação à sua posição.
Além destes efeitos imediatos sobre a curva de erros provocados pela posição de instalação, a
médio e longo prazo, podem aparecer outros inconvenientes, como o desgaste prematuro das
partes móveis. O Quadro 3.3 mostra os resultados obtidos de um ensaio de 35 contadores do
mesmo modelo instalados em posição horizontal e inclinada.
Quadro 3.2– Influência da posição de instalação sobre a curva de erros.
Erro de medição (%)
Caudal (l/h)
Horizontal
Inclinado a 45º
30
-58,5
-71,1
120
-15,8
-15,5
750
-5,6
-5,4
1500
-4,6
-3,6
Observa-se, claramente, através da análise do Quadro 3.2, que os contadores se encontram
bastante deteriorados em toda a gama de caudais para ambas as posições de instalação, no
entanto, nota-se um maior desgaste para o caudal mais baixo e na posição inclinada, onde o
erro é superior a 70%.
54
Erros de Medição
(ii)
CAPÍTULO 3
Incrustações de calcário
A qualidade da água da rede é outro factor determinante na deterioração dos instrumentos de
medição. As deposições calcárias afectam gravemente a curva de erros dos contadores, Figura
3.8, tanto nos contadores de velocidade do tipo monojacto como nos volumétricos. Nos
contadores do tipo monojacto, a redução da área no interior destes faz com que a turbina gire
mais rapidamente do que deveria, dando lugar à sobre-contagem (Figura 3.8). Mais tarde, as
deposições de calcário podem ser de tal forma elevadas que vão bloquear o movimento da
turbina, como se pode verificar na Figura 3.9 a).
Figura 3.8– Efeito da deposição calcária na curva de erros de um contador de velocidade
(monojacto).
(a)
(b)
Figura 3.9 – (a) Deposições calcárias no corpo do contador; (b) Filtro de entrada obstruído
(Estevan, 2005).
Por vezes, os sólidos em suspensão arrastados pela água acabam por tapar, gradualmente, o
filtro de entrada do contador impedindo, assim, a passagem da água, Figura 3.9 b). Caso os
caudais sejam demasiado baixos, originará uma situação equivalente a um contador parado.
Esta situação é particularmente grave do ponto de vista da medição, bem como nos
Ana Sousa
55
Erros de Medição
abastecimentos em que existe um depósito de armazenamento entre o utilizador e a rede pois,
muitas vezes, o utilizador não dá a conhecer a grande perda de carga originada e não avisa a
Entidade Gestora.
(iii)
Desgaste dos elementos mecânicos
Um contador, como qualquer outro instrumento mecânico, vai-se desgastando ao longo da sua
vida útil. Como consequência, a curva de erros de um contador não é a mesma quando se
instala um contador e quando se recolhe o mesmo, passados alguns anos.
Normalmente, o parâmetro mais utilizado para definir a idade de um contador é o tempo
decorrido desde a sua instalação, mas, na prática, este parâmetro torna-se difícil de obter, uma
vez que o ano de fabrico nem sempre coincide com o ano de instalação e, quando se introduz
na base de dados da Entidade Gestora, gera erros e supõe-se mais idade do que realmente o
contador tem em serviço. Assim, em certos trabalhos, optou-se por quantificar a idade dos
contadores em função do volume passado/atravessado, sendo este um parâmetro mais
acessível e credível aquando da realização de estudos.
(iv)
Ar
A correcta medição da água é afectada por outro factor, nomeadamente o ar que
entra/existente no interior das condutas. Este factor influencia negativamente, contabilizando
ar em vez da água consumida, levando a aumentos de facturação para os consumidores.
No caso de os contadores terem totalizadores com pouca abundância de água, o ar tende a
acumular-se na parte superior do contador. Deste modo, as engrenagens do totalizador não são
lubrificadas adequadamente, gerando maior atrito a caudais baixos e, consequentemente,
maior erro na medição.
O ar acumulado no totalizador pode levar a que um contador pertencente à classe metrológica
C passe para uma classe B, além disso, o ar presente no interior de um contador, por um
período elevado de tempo, favorece a deposição e solidificação dos sólidos em suspensão,
piorando o seu funcionamento.
56
Erros de Medição
3.3
CAPÍTULO 3
Influência das Características dos Contadores na Sub-Contagem por
Diversos Autores
Segundo Sanchez et al. (2000), existem duas soluções para a resolução do problema de subcontagem:
Adequar o tipo de medidor a ser utilizado. Sugerindo contadores volumétricos ou de
turbina, de classe metrológica C, uma vez que estes são contadores com maior
precisão em baixos caudais e, também, com baixos caudais de arranque;
Estimativa de volume de água não medido, com base nas características de caudais
consumidos e conhecimento dos erros de indicação para baixos caudais, dependendo
se há, ou não, informação disponível sobre o sistema. A solução para se estimar o
volume submedido é basear-se em: (i) dados reais fornecidos pelos levantamentos de
perfil de consumo; (ii) na determinação dos erros de indicação dos contadores, por
meio da selecção de amostras significativas;
Os investigadores Pereira e Ilha (2006) avaliaram o índice de sub-contagem da água
consumida em edificações de interesse social na cidade de Campinas. Estes consideraram que
as perdas por sub-contagem eram causadas, principalmente, pelo sobredimensionamento dos
contadores, juntamente com o uso de reservatórios prediais controlados por válvulas de
flutuador que mantêm os caudais de entrada abaixo do caudal mínimo, ou seja, o menor
caudal em que o contador fornece dados que não possuam erros superiores aos máximos
admissíveis.
O trabalho de Pereira e Ilha (2006) foi realizado em conjunto com a empresa Sanasa, de
Campinas, tendo definido como área de interesse o bairro denominado Jardim Garcia, que
possui aproximadamente 250 imóveis, de onde foi extraída uma amostra de 24 residências
para posterior estudo.
A partir da selecção aleatória de residências, utilizaram-se contadores volumétricos, capazes
de medir caudais a partir de 2 l/h, com grau de precisão maior do que os instalados, dispostos
em série com os contadores existentes nas residências. Posteriormente, fez-se a substituição
dos contadores da classe B e caudal máximo de 3,0 m³/h, por contadores de classe B com
caudal máximo de 1,5 m³/h. Os contadores substituídos foram calibrados em laboratório para
a obtenção dos erros para cada classe de caudal. Com esta substituição, os índices de subcontagem baixaram de 15,5%, relativamente aos contadores de maior caudal, para 8%, com os
de menor caudal.
Assim, Pereira e Ilha optaram por contadores volumétricos. No entanto, é necessário que se
garanta a qualidade da água relativamente a materiais que possam obstruir o contador,
adoptando medidas, nomeadamente, filtros de retenção fazendo com que estes permaneçam
livres de sólidos e podendo ser instalados a montante do contador.
A perda de precisão pode ser causada: (i) pelo desgaste do contador; (ii) pelo tempo de
instalação; (iii) por elevados volumes de água atravessados; (iv) por factores que podem estar
Ana Sousa
57
Erros de Medição
relacionados com a qualidade da água, como sejam, ambiente de instalação ou posição de
montagem que danifica as ligações; a existência de muito ar na rede, provocando aumento na
rotação do mecanismo de medição. Frequentemente a idade do contador ou o volume por ele
escoado é o indicador usado para sua substituição ou verificações programadas (Thornton e
Rizzo, 2002).
O manual M6 da AWWA, relativo aos contadores de água, recomenda que estes sejam
testados de acordo com o diâmetro e idade:
(i)
(ii)
(iii)
5/8” a 1”, a cada período de 10 anos;
1” a 4”, a cada período de 5 anos;
4” e maiores que 4”, todos os anos, já que estes contadores maiores geralmente
estão instalados em grandes consumidores e problemas de imprecisão criam mais
impacto na facturação e no controle.
Este factor de imprecisão foi demonstrado no trabalho desenvolvido por Sanchez et al.
(2000), sobre a sub-contagem causada pelo tempo de instalação dos contadores, na cidade de
Juazeiro, no estado da Bahia. A partir da curva de erros associada a contadores de classe B,
considerando os erros máximos estabelecidos pelo INMETRO (Brasil), verificou-se que, se os
contadores trabalharem frequentemente em baixos caudais, os erros negativos são
significativos. Os reservatórios prediais com válvulas de flutuador também são apontados no
estudo como causadores de sub-contagem. Como medidas para monitorizar a sub-contagem,
Sanchez et al. (2000) recomendam o uso de contadores com maior precisão em baixos
caudais, como contadores volumétricos ou de turbina, de classe C ou D, tendo em conta que, a
substituição por classes mais elevadas, não resolvem o problema da sub-contagem, pois são
mais susceptíveis à qualidade da água e desgaste de engrenagens.
Sanchez et al. (2000) apresentaram, neste seguimento, uma metodologia em que as etapas de
realização têm grande importância para a quantificação de perdas provocadas por subcontagem, uma vez que é necessário que se conheça bem as características do sistema em
estudo. Como é afirmado em Costa (1999), o uso de perfil do consumo de uma região, por
exemplo, não é, necessariamente, aplicável a outra.
Simplificadamente, as etapas seguidas por Sanchez et al. (2000) foram:
Selecção de sectores piloto para estudo e análise cadastral, com as proporções de
tempo de instalação dos medidores e faixas de consumo mensais;
Determinação da curva de erros média dos contadores utilizados, estratificados por
faixa de consumo;
Determinação do perfil de consumo típico dos consumidores residenciais do sector
estudado (volume consumido em cada faixa de caudal), com o uso de data loggers;
Cruzamento dos volumes consumidos com os erros esperados de indicação para o
contador instalado, determinando-se a percentagem de volume não medido para cada
classe de tempo de instalação do contador;
Determinação, a partir da aplicação da curva tarifária da entidade gestora, da perda de
receita e retorno do investimento na substituição dos contadores.
58
Erros de Medição
CAPÍTULO 3
No Quadro 3.3 estão representados os resultados obtidos, podendo-se observar que os índices
de sub-contagem maiores ocorrem na faixa de menor consumo, ou seja, até 5 m3/mês, onde,
segundo dados do mesmo trabalho, 60% do abastecimento permanece em caudais próximos
ao caudal mínimo do contador, variando de zero a 40 l/h. Em 98% do volume desta classe de
consumo, o caudal registado fica próximo ao caudal de transição de um contador pertencente
à classe B e de QN igual a 1,5 m3/h. Para as outras classes de caudais, a percentagem de
volume consumido em caudais inferiores a 150 l/h é significativa e pode observar-se que
influencia directamente os índices de sub-contagem.
Quadro 3.3 - Índices de sub-contagem (%) em contadores de velocidade, considerando-se
categorias de consumo estratificadas (Sanchez et al., 2000, modificado).
Consumo Mensal [m3]
Tempo de Instalação
[anos]
Mínimo 5
8 a 17
17 a 24
47 a 56
Máximo 75
Contadores Novos
37,5
9,5
5,2
3,2
1,2
0a5
62,5
28,6
23,0
15,2
5,9
5 a 10
65,6
31,8
25,7
17,2
4,7
Superior a 10
54,0
15,5
15,5
9,5
0,3
A conclusão do trabalho de Sanchez et al. (2000) recomenda a substituição de contadores de
consumidores acima de 40 m3/mês, de cinco em cinco anos. Para consumidores abaixo desta
classe, não é necessariamente importante a substituição do contador a menos que este
apresente algum defeito. Para consumidores que pagam taxa fixa, abaixo de 10 m3/mês, não é,
também, necessária a substituição por um contador novo pois, do ponto de vista económico,
esta instalação, levaria até 40,5 meses para haver o retorno do investimento, sendo que a
instalação apenas se justificaria para o controlo de desperdício. Um aspecto interessante deste
trabalho foi a verificação de que os contadores com mais de 10 anos de uso apresentavam
curvas médias de erro melhores do que os contadores mais recentes, devendo-se ao facto de
que os contadores com defeito serem trocados sistematicamente. Outro factor que poderia
levar a este resultado seria o caso de haver aferições e manutenções nos contadores com idade
superior a cinco anos, como recomenda a Portaria 246 de 2000, do INMETRO (Brasil).
Observou-se, ainda, que cerca de 8% do caudal distribuído seria perdido, ainda que fosse feita
a adequação dos contadores. Esse mesmo valor foi apresentado pela Sanasa (empresa
brasileira), sendo esse volume o que ocorre em caudais abaixo do início de funcionamento dos
contadores. Sanchez et al. (2000) indicam que os contadores mais adequados para instalação,
Ana Sousa
59
Erros de Medição
para consumidores na classe de 10 a 20 m3/mês são os de 0,75 m3/h, classe metrológica A ou
B ou 1,5 m3/h de classe metrológica B, sendo que o último é também o mais adequado para
consumidores acima de 20 m3/h.
Outros trabalhos, da área, que demonstram a necessidade de se estabelecer critérios para a
substituição dos contadores foram desenvolvidos por Taborda (1998) e Davis (2005).
Taborda (1998) realizou um controlo estatístico para conhecer o comportamento dos
contadores instalados, em função do tempo de instalação, e para tentar conhecer o tempo de
substituição, com vista à redução da sub-contagem. Segundo este, a sub-contagem diz respeito
à imprecisão dos contadores em geral e aos efeitos de manutenção deficiente, mas também às
roturas nas redes prediais que, frequentemente, provocam caudais inferiores ao caudal mínimo
do contador, no qual uma rotura com caudal de 5 a 8 l/h não será registado num contador
classe B, mas representará, anualmente, mais de 40 m3 de perda por contador.
Ao levantar o perfil de consumo de 30 utilizadores, Taborda (1998), monitorizou com data
loggers o consumo semanal, 24 horas por dia, e verificou que, para 85% dos consumidores
domésticos, os caudais mais significativos compreendem a classe de 100 l/h a 600 l/h,
representando 55 a 60% do consumo, embora estes caudais permaneçam no máximo 2,5% do
tempo real de consumo, enquanto que em cerca de 90% do tempo os caudais permanecem
inferiores a 15 l/h, equivalentes a 10% do consumo total.
Taborda (1998) seleccionou 2800 contadores e agrupou-os em modelos e grupos etários, e
demonstrou que a perda de precisão dos contadores se dá com o tempo de uso. Ao proceder
ao cálculo da sub-contagem, com base nos erros de medição encontrados nos ensaios e nos
perfis de consumo levantados, para os caudais mínimos e de transição, Taborda (1998)
estabeleceu um erro médio ponderado. A Figura 3.10 apresenta a evolução dos índices de subcontagem considerando a combinação entre o tempo de instalação dos medidores e o consumo
mensal. Os resultados levaram à conclusão de que a substituição dos contadores domésticos,
independente do seu consumo, e dos não-domésticos, com consumos de até 29 m3/mês, deve
ser feita de 5 em 5 anos, enquanto que para os contadores não domésticos, com consumo
acima de 29 m3/mês, o prazo de substituição deve ser a cada 3 anos (estudo feito na EPAL –
contadores instalados em Lisboa).
60
Erros de Medição
CAPÍTULO 3
Figura 3.10 – Evolução da sub-contagem por grupos etários (Taborda, 1998).
O desgaste provocado pelo tempo de uso também pode ser visto no trabalho de Sanchez et al.
(2000), onde os contadores comparados apresentavam um tempo de uso que variava entre
contadores novos e contadores com mais de 10 anos. O desgaste e, consequente, a perda de
precisão foram verificados em contadores com a mesma idade, do mesmo fabricante, mas
com volumes de medição acumulados diferentes. Os contadores estudados foram colocados
em operação em 1993. Foram retirados 132 contadores durante um ano, agrupados por
volume acumulado. Seguidamente, foram testados, em laboratório, compreendendo 3 classes
de caudal: 0,94 l/min, 7,51 l/min e 56,37 l/min. Os valores de erros encontrados foram
comparados com a curva de erros do fabricante, para cada classe de caudal considerada,
podendo verificar-se que a perda de precisão vai aumentando conforme o volume acumulado
aumenta. O estudo mudou a política de substituição de contadores na cidade onde foi
realizado o estudo, uma vez que esta substituição era feita em períodos de 10 anos e agora é
feita tendo em conta o volume acumulado.
A qualidade da água pode afectar sensivelmente os contadores, tanto os volumétricos como os
de velocidade, tendo presente na sua constituição partículas que se depositem no mecanismo
de medição do contador, bem como, sólidos em suspensão. Os efeitos variam de acordo com
o modelo e com o tipo de contador. No caso de deposição, inicialmente a maioria dos
contadores tendem a indicar sobre-contagem em caudais médios e altos e sub-contagem em
baixos caudais. À medida que o material depositado aumenta, cria-se resistência ao
movimento das engrenagens e todos os caudais podem passar a ser sub-medidos. Mello
(2000) observou que a deposição de um micro-pó nos contadores utilizados em sua pesquisa,
provocou a sobre-contagem registada durante o levantamento da curva de erros dos
contadores usados na experiência. Após a lavagem das partes internas e da remoção dos
sólidos que aderiram ao contador, foram apresentadas novas curvas de erros mostrando que a
Ana Sousa
61
Erros de Medição
medição retomou os padrões normais/normalizados, conforme pode ser comparado na Figura
3.11, mantendo apenas a sub-contagem, com algumas alterações, provocada pela inclinação
dos contadores.
No caso dos medidores volumétricos, pode haver obstrução do filtro interno, o que
prejudicará muito a medição, além de uma possível obstrução e travamento do contador.
A Figura 3.11 mostra, também, o efeito causado pela inclinação dos contadores, já que a
experiência realizada por Mello (2000) teve como objectivo observar o comportamento de
contadores do tipo monojacto e multijacto, de classe metrológica A e B, para caudais
nominais de 1,5 m3/h e fabricantes diferentes, trabalhando em posição inclinada. A inclinação
dos contadores provoca uma perda de sensibilidade para caudais baixos, afectando o início de
funcionamento do contador, como pode ser visto na Figura 3.11, o que pode causar grande
sub-contagem, dependendo das características do abastecimento. Mello (2000) observou
também uma variação no índice de sub-contagem entre 10% e 20%, de acordo com a
inclinação provocada no contador.
62
Erros de Medição
CAPÍTULO 3
Curva de erros antes da limpeza dos medidores
Curva de erros após a limpeza dos medidores
Figura 3.11– Curvas de erros dos contadores nas posições de operação (Mello, 2000).
A posição de montagem dos contadores pode afectar muito o desempenho do mesmo e
reduzir a sua vida útil, uma vez que alguns contadores são fabricados para operar apenas na
posição vertical. Além disso, a existência de curvas ou outras ligações que provoquem
turbulências no fluxo de água, a montante do contador, também poderá afectar o seu
funcionamento, devendo-se sempre garantir uma distância que mantenha um nível de
turbulência que não afecte o funcionamento do contador (Rizzo et al., 2004), aspecto
particularmente importante nos contadores de velocidade.
Ana Sousa
63
Erros de Medição
Arregui et al. (2005) demonstrou que uma posição incorrecta de montagem aumenta a fricção
nas partes móveis do contador, reduzindo o seu tempo de vida útil e afectando a medição,
principalmente em caudais baixos. Dependendo do padrão de consumo, a perda de volume
contabilizado pode variar entre 1% e 4%. Como exemplo, o erro causado na montagem a 45º
de contadores de classe B e C, em caudal de 22.5 l/h, comparado com a medição dos
contadores na posição correcta, são mostrados no Quadro 3.4.
Quadro 3.4 – Perda de precisão em contadores domésticos devido à inclinação (Arregui et al.,
2005, modificado).
Modelo 1
Modelo 2
Modelo 3
Modelo 4
Modelo 5
Classe C
Classe B
Classe B
Classe C
Classe C
Horizontal
1,5%
-0,6%
-5,7%
0,3%
0,2%
45º
-2,9%
-10,1%
-37,9%
-2,6%
-4,5%
Diferença
4,4%
9,5%
32,2%
-2,9%
4,7%
Montagem
Alves et al. (2004) afirmam que o funcionamento dos contadores de turbina é prejudicado
quando se encontram a trabalhar na posição inclinada e os que são preparados para funcionar
na posição vertical não estão normalizados. Assim, apenas os contadores volumétricos são
indicados para esta finalidade, enquanto que os contadores com totalizadores inclinados têm
sido considerados uma boa opção para o combate à sub-contagem, pois evitam a instalação
dos contadores inclinados para facilitar a leitura.
O padrão de consumo, bem como o dimensionamento do contador, são aspectos essenciais
para se garantir uma boa medição. Contudo, muitas companhias quando fazem a aquisição de
contadores para um novo bairro, não têm como prever as características dos imóveis a ser
edificados, não sendo possível ter em consideração características importantes como: (i) o tipo
de abastecimento (directo ou indirecto); (ii) tipos de descargas utilizadas; (iii) número de
moradores; (iv) entre outras. Além disso, sabe-se que, na prática, não é possível fazer esse
levantamento para todos os utilizadores, fazendo-se assim, um levantamento de amostras ou
estimando-se o consumo.
Segundo Arregui et al. (2005), a medição será mal feita desde o primeiro dia, independente da
qualidade metrológica do contador usado, caso este tenha sido mal dimensionado. Este factor
provoca desde a sub-contagem, no caso de contadores maiores do que o necessário, até ao
desgaste acelerado, quando subdimensionado. A sub-contagem causada por um contador mal
dimensionado é ilustrada na Figura 3.12, onde um contador do tipo Woltmann de 50 mm e de
classe metrológica B foi instalado numa residência de grande consumo, em vez de um outro,
64
Erros de Medição
CAPÍTULO 3
de 40 mm e classe C, que seria mais adequado devido à existência de um reservatório
instalado pelo consumidor, entre outros mecanismos de controlo de fluxo. Segundo Arregui et
al. (2005), como os caudais registados se situam abaixo de 10 m3/h na maior parte do tempo,
isto é, somente em 0,16% do tempo se obteve um consumo superior aos 10 m3/h, seria mais
correcto usar um contador de 30 mm de diâmetro e com caudal nominal de 5 m3/h.
Thornton (1998) afirma que o mau dimensionamento dos contadores fará com que os mesmos
originem sub-contagem ou que apresentem defeitos, ficando rapidamente fora de operação, se
forem sobredimensionados.
Medidor
de água
Válvula
Rede
Reservatório Intermediário
Figura 3.12 – Caudal amortecido pelo reservatório predial (Arregui et al., 2005).
Outro grande factor a ter em conta é a correcta estimativa das perdas por sub-contagem.
Miranda (2005) chama a atenção para a necessidade da padronização de indicadores, com a
uniformização de termos e siglas, com uma metodologia simplificada para os cálculos de
erros prováveis nos factores envolvidos na monitorização das perdas. No caso dos contadores,
os parâmetros seleccionados para análise são: (i) o volume de água consumido medido; (ii) as
características dos contadores e condições de instalação; (iii) operação; (iv) manutenção; (v)
leitura. O trabalho incide na necessidade de definição de critérios para a estimativa de
volumes não medidos, bem como caracteriza o que é “erro”. Assim, considera que “erro” está
relacionado com os erros de medição e do contador, bem como os erros provenientes do
sistema comercial.
O trabalho de Miranda (2005) consiste em evidenciar a importância dos indicadores e a sua
fiabilidade, sendo que, no caso da micromedição, os volumes submedidos ou não medidos,
devem ser estimados e, portanto, necessitam de critérios claros e de bases de dados fiáveis
para que possam ser correctamente representados no cálculo das perdas.
As estimativas dos valores submedidos e dos erros envolvidos foram também tidas em conta
no trabalho de Costa et al. (1999), onde se avaliou a sub-contagem de contadores de um
sector de Mauá, com o objectivo de estimar o factor de sub-contagem e discussão da
Ana Sousa
65
Erros de Medição
aplicabilidade da metodologia e dos resultados em outras áreas de abastecimento. Assim,
foram escolhidas duas vertentes de trabalho:
(i)
(ii)
Comparação de volumes micromedidos com macromedidos, com posterior
substituição dos contadores, de várias idades, marcas e classes metrológicas para
comparação dos resultados;
Calibração de uma amostra dos contadores retirados, para estimativa do volume
submedido.
Isolou-se o sistema de abastecimento para posteriormente estudar e manteve-se apenas uma
entrada, onde se instalou um macromedidor, tendo em conta a comparação do valor
macromedido e do valor micromedido, supondo-se que a diferença entre os dois valores seria
o volume submedido. Verificou-se que nos pontos de consumo os contadores trabalhavam um
tempo relativamente considerável em caudais abaixo do caudal mínimo, além de que todos
possuíam reservatório predial. Também se controlou a pressão no sistema por cinco dias. No
entanto, a falta do levantamento do perfil de consumo dos utilizadores onde o trabalho foi
realizado, afectou os resultados, pois utilizaram-se dados de outra pesquisa, a qual foi feita
através de um sistema sem intermitência. Os contadores recolhidos para serem testados eram
do tipo monojacto, com tempo de instalação inferior a 10 anos, e contadores multijacto, com
mais de 18 anos. Os contadores monojacto forneceram indicações de caudais com erros
dentro das classes esperadas, enquanto que os contadores multijacto apresentaram erros
elevados, indicando sub-contagem em caudais baixos e sobre-contagem em caudais
intermédios.
Segundo Costa et al. (1999) a intermitência influencia directamente a análise de subcontagem, tanto em macro como em micromedidores, uma vez que os valores encontrados
mostraram o valor micromedido maior que o macromedido. Recomendaram assim algumas
medidas para que os resultados obtidos fossem fiáveis, nomeadamente, a instalação de um
macromedidor previamente calibrado, dotado de registadores contínuos de pressão e de
caudal, principalmente para o controlo do abastecimento no período nocturno; levantamento
do perfil de consumo (volume consumido por classe de caudal) dos pontos de consumo do
sistema; retiro e calibração dos contadores novos instalados no sistema; realização dos testes
em área livre de intermitência.
66
CAPÍTULO 4
4 ESTUDO DE CASO
O estudo de caso contempla a realização de uma série de actividades nomeadamente, a
selecção dos contadores a serem analisados, a colheita dos mesmos e, por fim, organização e
análise dos dados do estado em que os contadores se encontram.
Neste Capítulo fez-se um estudo, prático, com o intuito de se estudar, numa zona restrita da
cidade de Coimbra, a evolução sofrida após a substituição dos contadores existentes.
4.1
Descrição do Estudo de Caso
O presente estudo de caso consistiu na recolha de uma amostra de 201 contadores de calibres
15 e 20 mm, numa zona residencial em Santa Clara, Coimbra, para posterior análise do
funcionamento dos mesmos. Essa análise foi efectuada em laboratório certificado, pertencente
à entidade Águas de Coimbra.
Note-se que, nesta zona, a rede de distribuição é abastecida pelo reservatório de água Arruela,
que se encontra ligado ao sistema de telegestão da Águas de Coimbra, onde o caudal é
monitorizado à saída em intervalos de 1 minuto.
A rede do reservatório Arruela é relativamente antiga, motivo pelo qual ainda é comum
encontrar condutas de Fibrocimento e algumas de Ferro Fundido, como poderemos constatar
no Quadro 4.1. Neste quadro discriminam-se as condutas influentes, na rede estudada, por
tipo de material e comprimentos.
Quadro 4.1- Elementos constituintes da rede.
Material
Comprimento [m]
Fibrocimento (FIB)
1200
Policloreto de Vinilo (PVC)
4400
Polietileno de Alta Densidade (PEAD)
500
Ferro Fundido (FF)
100
Ferro Fundido Dúctil (FFD)
450
Aproximadamente 350 ramais
Deste modo, o principal objectivo deste trabalho consistiu na avaliação dos erros de medição
de contadores de água domésticos, uma vez que estes perdem precisão à medida que
Ana Sousa
67
Estudo de Caso
envelhecem e, consequentemente, acabam por originar perdas para as Entidades Gestoras
(Perdas Aparentes) se a quantidade medida for inferior à quantidade de água realmente
consumida. Assim, é importante caracterizar bem os erros de medição dos contadores e
adoptar soluções com vista a minimizar essas referidas Perdas Aparentes.
Neste seguimento, e para que não se verificassem problemas em campo e posteriores
dificuldades de análise, pode dizer-se que o trabalho foi efectuado segundo a seguinte
sequência:
(i) Em primeiro lugar, seleccionou-se a amostra de contadores que serviu de base ao estudo e,
posteriormente, procedeu-se à sua recolha e transporte para o laboratório de contadores da
Águas de Coimbra.
(ii) A recolha dos contadores foi efectuada com cuidados acrescidos por forma evitar danos
adicionais que possam condicionar, posteriormente, o estudo em laboratório. As precauções
no transporte dos mesmos foram, também, relevantes uma vez que era importante manter
intactas as condições/características “in situ”. Assim, os contadores foram devidamente
colocados e acondicionados em caixas de poliestireno expandido para que não houvesse
colisão entre eles, danificando-os e, consequentemente, afectasse os ensaios para o cálculo do
erro de medição.
(iii) Na chegada ao laboratório, a amostra de contadores foi registada e mantida à parte dos
restantes contadores já presentes no laboratório, para que se preservasse o mais possível as
suas características, não havendo contágio da amostra com outros contadores.
(iv) Posteriormente, os contadores foram retirados das caixas e montados em série nas
bancadas, novamente com o máximo cuidado possível.
(v) Seguidamente, os contadores foram ensaiados com caudais na ordem dos 250 l/h, 500 l/h,
750 l/h, 1000 l/h, 1250 l/h e 1500 l/h.
Na Figura 4.1 ilustra-se a bancada do laboratório de contadores da Águas de Coimbra, com os
contadores retirados e especificados anteriormente para ensaio.
68
Estudo de Caso
CAPÍTULO 4
Figura 4.1 – Contadores em série na bancada do laboratório da Águas de Coimbra.
O referido ensaio consiste, simplificadamente, em fornecer um caudal a montante dos
contadores que será monitorizado até ao valor pretendido, por exemplo de 250 l/h.
Alcançando o caudal pretendido, fecha-se a bomba que alimenta a bancada para serem
retiradas as leituras iniciais nos contadores. Seguidamente, a bomba é novamente aberta até se
encher uma cuba com capacidade de 100 litros. Após a cuba atingir a sua capacidade, a
bomba é desligada e são retirados os seguintes valores:
- Tempo, em segundos, que demorou até ser atingida a capacidade da cuba;
- Volume real da cuba, em litros;
- Leituras finais dos contadores, em m3, para posterior cálculo do erro de medição.
(vi) Análise e estudo dos dados recolhidos em campo. Os quais serão apresentados em tabelas
e gráficos por forma a serem mais facilmente analisados.
Os resultados serão apresentados posteriormente, nos pontos 4.2 e 4.3. As conclusões
adquiridas no presente estudo, bem como as medidas adoptadas para combater o problema da
sub-contagem serão descritas no Capítulo 5.
Ana Sousa
69
Estudo de Caso
4.2
Análise do Estudo de Caso
Para tentar diminuir os erros de sub-contagem de contadores de água domésticos há que
analisar os contadores existentes nas residências. Para servir de base ao estudo realizado, a
Águas de Coimbra seleccionou uma amostra constituída por 201 contadores, na zona de Santa
Clara em Coimbra, cujas características são apresentadas no Quadro 4.2 onde se especifica o
número de contadores, a marca dos contadores, o calibre e a idade.
Quadro 4.2 – Dados dos contadores substituídos.
Calibre
Quantidade de Contadores
Marca
Idade [anos]
[mm]
1
BJ
20
3
2
BJ
15
4
1
BJ
15
5
16
15
Reg
3
20
23
15
6
BJ
1
20
9
15
Reg
1
20
20
15
7
BJ
4
20
18
15
Reg
7
16
20
BJ
21
15
15
Reg
6
70
8
9
20
Estudo de Caso
CAPÍTULO 4
14
15
BJ
1
20
2
15
Reg
2
20
12
15
10
BJ
2
20
7
15
Reg
2
20
4
15
11
BJ
1
1
20
Reg
1
15
15
12
BJ
1
2
20
BJ
15
13
Total = 201 contadores
Onde BJ – Bruno Janz; Reg - Reguladora
Após a realização dos ensaios metrológicos a esta amostra de contadores (presente no Quadro
4.2), no laboratório da Águas de Coimbra, foi feita uma primeira análise, utilizando como
ferramenta o Excel, comparando os erros observados nos contadores em função dos caudais
por eles atravessados e, também, tendo em conta a sua idade.
Nas Figuras 4.2 e 4.3 apresentam-se os gráficos Erro – Caudal, resultante da análise feita em
laboratório.
Ana Sousa
71
Estudo de Caso
Erros de Sub-contagem de Contadores de Água Residenciais
20
3
0
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
4
5
-20
Erro (%)
6
7
-40
8
9
-60
10
11
-80
12
13
-100
Caudal (l/h)
Figura 4.2 – Erros de todos os contadores de água em função do caudal e da idade.
Erros de Sub-contagem de Contadores de Água Residenciais
5
3
0
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
4
Erro (%)
5
6
-5
7
8
-10
9
10
11
-15
12
13
-20
Caudal (l/h)
Figura 4.3 – Erros de sub-contagem de contadores de água compreendidos entre os -20% e os
5%.
72
Estudo de Caso
CAPÍTULO 4
Das Figuras 4.2 e 4.3 acima representadas pode observar-se que não existe uma relação entre
a evolução dos erros e a idade, e existem contadores onde o erro diminui à medida que o
caudal aumenta e outros onde tal não se verifica. Note-se que na Figura 4.2 é apresentado um
contador com nove anos de idade que se encontra completamente parado, apresentando,
assim, um erro de -100%.
Numa segunda fase recorreu-se a um programa de estatística, o SPSS, para a realização de um
estudo mais aprofundado sobre os erros de contagem dos contadores. Neste estudo apenas
foram considerados os contadores de calibre 15 mm, uma vez que o número de contadores de
calibre 20 mm existentes na amostra era demasiado pequeno.
Na introdução dos dados no SPSS, tiveram-se em consideração apenas os contadores que
foram testados aos seis valores distintos de caudais, ou seja, contadores que foram ensaiados
em bancada fazendo passar os caudais de 250 l/h, 500 l/h,750 l/h, 1000 l/h, 1250 l/h e, por
fim, 1500 l/h, tendo-se retirado os dados do contador n.º 31834 que se encontrava
completamente avariado (registou erros de -100% em todos os ensaios realizados – contador
parado) e outros contadores que, em certos caudais, registaram valores de erros, muito
diferentes dos restantes, os chamados outliers em linguagem estatística.
Assim, o estudo acabou por incidir sobre uma amostra de 137 contadores de calibre 15 mm,
com os erros devidamente calculados para os seis caudais, distribuídos por cinco classes de
idade, ou seja, idade inferior ou igual a 6 anos, idade igual a 7 anos, idade igual a 8 anos,
idade igual a 9 anos e, por fim, idade igual ou superior a 10 anos.
No seguinte Quadro 4.3 apresentam-se os contadores usados para esta análise estatística, bem
como as suas características.
Ana Sousa
73
Estudo de Caso
Quadro 4.3 – Amostra de Contadores usados na análise de estatística.
Quantidade de Contadores
Marca
16
BJ
12
Reg
17
BJ
Calibre
Classe de
Idade [anos]
1 [<6]
2 [7]
9
Reg
12
BJ
15
Reg
11
BJ
15
3 [8]
4 [9]
19
Reg
17
BJ
5 [≥10]
9
Reg
Total = 137 Contadores
Com os elementos deste quadro e os erros calculados através das leituras obtidas em
laboratório, realizou-se a análise no SPSS, da qual resultou a Figura 4.4:
74
Estudo de Caso
CAPÍTULO 4
Figura 4.4 – Linhas de erros dos contadores.
Na Figura 4.4 apresentam-se as linhas de erros correspondentes às classes de idade:
1 – contadores com idade inferior ou igual a 6 anos;
2 – contadores com idade igual a 7 anos;
3 – contadores com idade igual a 8 anos;
4 – contadores com idade igual a 9 anos;
5 – contadores com idade igual ou superior a 10 anos.
Por sua vez, as classes de caudal representam:
1 – caudal de 250 l/h;
2 – caudal de 500 l/h;
3 – caudal de 750 l/h;
4 – caudal de 1000 l/h;
Ana Sousa
75
Estudo de Caso
5 – caudal de 1250 l/h;
6 – caudal de 1500 l/h.
Da Figura 4.4, acima representada, tendo por base os resultados obtidos neste estudo
estatístico, e, contrariamente ao que se esperava teoricamente, não se pode concluir que o
factor idade seja preponderante para o aumento do erro.
Taborda (1998) afirmou que a perda de precisão é devida ao tempo de uso de um contador, ou
seja, a idade é o factor preponderante para a perda de precisão, e que contadores domésticos,
independentemente do seu consumo, ou contadores não-domésticos com consumo medido até
aos 29 m3/mês devem ser substituídos a cada período de 5 anos. Os contadores nãodomésticos que tenham consumos medidos acima dos 29 m3/mês, deverão ser substituídos a
cada 3 anos.
Comparando a afirmação de Taborda (1998) com os dados obtidos no estudo deste trabalho,
verifica-se que há uma contradição, pois existem contadores presentes na amostra que, apesar
de uma idade superior, apresentam erros menores, comparando com contadores mais novos.
Sanchez et al. (2000) também estudou a perda de precisão dos contadores em função do
tempo de uso dos mesmos. No entanto, chegou à conclusão que os contadores deviam ser
substituídos em função do volume acumulado e não só em função da idade, uma vez que,
anteriormente a este estudo, a política de substituição dos contadores era feita em períodos de
10 anos e agora é feita tendo em conta o volume acumulado.
No presente trabalho, no que se refere à diminuição do erro com o aumento do caudal tal foi
verificado. Logo, para a amostra testada, o factor idade não é significativo. Tal pode ser
verificado através dos quadros do SPSS, Quadros 4.4 e 4.5, obtidos através da análise dos
valores registados em laboratório, que se apresentam seguidamente.
Quadro 4.4 - Quadro representativo do Teste de Multivariáveis.
76
Estudo de Caso
CAPÍTULO 4
Como se referiu anteriormente, e tendo presente o Quadro 4.4, verifica-se uma significância
mais reduzida para o factor caudal quando comparada com o factor idade, nomeadamente na
ordem de 1% e 86%, respectivamente. Em linguagem estatística, quanto mais próximo de
zero for a significância, mais influente é o parâmetro em análise, pelo que este terá de ser
considerado, caso contrário poder-se-á rejeitar o mesmo parâmetro. Querendo isto então dizer
que o parâmetro idade pode ser rejeitado, dada a sua elevada significância.
Por outro lado, temos o teste de Fisher, representado por F no Quadro 4.4. Este valor é tanto
mais influente quanto maior for o seu valor. No caso específico em estudo verifica-se um
valor de aproximadamente 6 para o caudal e 0,3 para a idade, comprovando uma vez mais a
maior influência exercida pelo caudal no erro.
No Quadro 4.5 apresentam-se os valores obtidos, através do SPSS, para o teste de
esfericidade, para as variáveis caudal, idade e caudal*idade.
Quadro 4.5 – Quadro representativo do teste de esfericidade.
O teste de esfericidade é mais um teste para estudar a significância das variáveis. Assim,
pode-se verificar que os factores caudal e idade apresentam uma significância de 8 % e 50 %,
respectivamente. Nota-se, mais uma vez, que o caudal influencia mais o erro no contador do
que a idade.
Para complementar este trabalho, foram disponibilizadas as leituras dos contadores
substituídos, ao longo do ano anterior à substituição, e as leituras dos contadores colocados de
novo (alguns eram contadores reparados e outros eram novos) desde a substituição até ao
presente. Com as leituras dos contadores obteve-se o consumo, em m3, anterior e posterior à
substituição e, tendo também as datas das leituras, foi possível determinar o número de dias
onde houve tal consumo. Assim, foi calculado o caudal medio diário, em m3/dia, antes e
depois da substituição, para servir de comparação. O gráfico apresentado na Figura 4.5
pretende exemplificar exactamente esse estudo.
Ana Sousa
77
Estudo de Caso
Leituras anteriores e posteriores à substituição
1,2
Depois [m3/dia]
1
0,8
0,6
0,4
Reparados
Separação
Novos
0,2
0
0
0,2
0,4
0,6
Antes [m3/dia]
0,8
1
1,2
Figura 4.5 – Leituras anteriores e posteriores à substituição dos contadores.
Da Figura 4.5 pode-se observar que não há uma distinção clara entre o aumento ou
diminuição de consumo em função da substituição por contadores reparados ou por
contadores novos. Existem contadores que depois de substituídos passaram a medir mais e
outros que passaram a medir menos, podendo observar-se uma ligeira tendência global de
redução do consumo após a substituição.
Nota-se que os contadores substituídos por novos encontram-se muito próximos da linha de
separação, linha a partir da qual se verifica que houve um aumento ou redução de consumo,
tendendo a registar maiores ou menores consumos, levando a concluir que os contadores
existentes, apesar do tempo de uso, estariam a medir relativamente bem. É importante referir,
também, que há uma maior densidade de pontos no início da recta, nomeadamente, entre 0
m3/dia e 0,4 m3/dia. Tratando-se de uma zona residencial, com contadores maioritariamente
domésticos, o consumo será idêntico, ou quando o consumo varia, varia pouco. Os pontos, no
gráfico da Figura 4.5, que apresentam um maior consumo, na ordem dos 0,9 m3/dia e 1,2
m3/dia, pode dever-se ao facto de ser uma pequena indústria.
No Quadro 4.6 apresenta-se a variação do consumo dos contadores substituídos por reparados
e novos.
78
Estudo de Caso
CAPÍTULO 4
Quadro 4.6 – Percentagem de Contadores substituídos.
Reparados
Novos
Diminuição Aumento
Diminuição Aumento
Consumo
do
do
do
do
mantido
Consumo Consumo
Consumo Consumo
Consumo
mantido
Quantidade
de
Contadores
64
48
5
9
8
1
Percentagem
54,2 %
40,7 %
4,2 %
50 %
44,4 %
5,6 %
Fazendo uma análise mais profunda, em termos de percentagem e tendo por base os dados do
Quadro 4.6, pode concluir-se que, após a substituição dos contadores o consumo medido
tende a diminuir, isto é, 54,2% dos contadores reparados diminuem o consumo medido e
apenas 4,2% mantêm o mesmo consumo medido.
Em relação aos contadores novos, 50,0% diminuem o consumo medido enquanto que 5,6%
mantêm o consumo medido. Relativamente ao aumento do consumo medido, após a
substituição, verifica-se que os contadores novos apresentam uma maior percentagem
comparativamente aos contadores reparados.
Esta tendência global de redução do consumo após a substituição dos contadores pode deverse a vários factores, nomeadamente: (i) a ocorrência de detritos que ficam aprisionados dentro
do contador aquando da substituição dos mesmos o que fará com que o contador instalado
venha a medir menos; (ii) à possível alteração dos hábitos de consumo por parte dos clientes,
ou seja, a troca das descargas do autoclismo de simples para dupla fazendo com que haja um
racionamento da água utilizada ou então, a colocação de garrafas no interior do autoclismo
para diminuir o volume de água consumido; (iii) a alteração da composição dos agregados
familiares, também pode contribuir para a diminuição do consumo.
4.3
Erro Global
Ao longo de uma semana, monitorizaram-se consumos de água numa amostra de dez
habitações, na zona de Santa Clara, em Coimbra, efectuando leituras de minuto a minuto e
posterior cálculo dos respectivos caudais de água consumida.
Os caudais medidos foram agregados em classes de caudal semelhantes às dos contadores
ensaiados, tendo-se posteriormente apurado os valores de consumo de água correspondentes a
cada classe de caudal. No Quadro 4.7 estão identificados os caudais de consumo das
residências distribuídos pelas seis classes ensaiadas.
Ana Sousa
79
Estudo de Caso
Quadro 4.7 – Caudais distribuídos pelas respectivas classes de caudais ensaiadas.
Caudal de consumo nas habitações [l/h]
< 375
375 - 625
625 - 875
875 - 1125
1125 – 1375
>1375
Classe de Caudal ensaiada [l/h]
250
500
750
1000
1250
1500
Tendo por base o Quadro 4.7, para um caudal medido numa habitação inferior a 375 l/h, fazse corresponder à classe de caudal ensaiada de 250 l/h, para um caudal compreendido entre
375 l/h e 625 l/h, faz-se corresponder à classe de caudal ensaiada de 500 l/h, e assim
sucessivamente até chegar a um caudal de medido maior que 1375 l/h que corresponde à
classe de caudal ensaiada de 1500 l/h.
A Figura 4.6 representa a monitorização das dez habitações durante o período de uma semana,
relembre-se que essa monitorização foi efectuada minuto a minuto durante os 7 dias da
semana. Note-se que, praticamente, não há registos de caudal superior a 1500 l/h, o que nos
permite concluir que os caudais usados nos ensaios representam, efectivamente, a gama de
caudais que ocorre na realidade, ou seja, trata-se de um estudo realista.
80
Estudo de Caso
CAPÍTULO 4
Figura 4.6 – Caudais relativos ao consumo de água de uma amostra de dez residências.
Ana Sousa
81
Estudo de Caso
Seguidamente transformaram-se
se os caudais em consumo [m3] e calcularam-se os pesos em
percentagem, para cada uma das classes de caudal no consumo total medido, para posterior
cálculo do erro. O cálculo doo peso de cada classe é obtido através do quociente entre o
consumo da classe e o consumo total.
Na Figura 4.7 mostra-se
se o peso do consumo em função do caudal.
60
48,7 %
Peso (%)
50
40
30,8 %
30
14,8 %
20
4,2 %
10
1,1 %
0,3 %
0
250
500
750
1000
Caudal [l/h]
1250
1500
Figura 4.7 – Peso de cada uma das classes de caudal
c
no consumo total medido.
medido
Notou-se
se um peso muito mais significativo para a classe de caudal de 250 l/h com uma
percentagem de peso de 48,7%, tal como se esperava, uma vez que se trata de uma zona
residencial e, em oposição, a classe de caudal de 1500 l/h com uma percentagem de, apenas,
0,3% de peso.
Assim, para estimar o erro global de sub-contagem
sub contagem dos contadores ensaiados, tendo em conta
os pesos acima calculados, vem:
BPP*QR*STR = ∑VBPP*
BPP*f N g(6*fZ/]º _(5*) T_*P(6_TTh*6
Th*6 PT
BPP*QR*STR = WX BPP*V250ZZ N i(6*V250Z
V
Z N i(6*V750Z
X BPP*V750Z
V500Z
X BPP*V500Z N i(6*V500
X BPP*V1000Z N i(6*V1000Z
V1250Z N i(6*V1250Z
X BPP*V1250
/]º_(5*)
5*) T_*P(6_TTh*6
T_*P(6
PT
BPP*QR*STR
82
(4.1)
X BPP*V1500Z N i(6*V1500Zl
i(6*
`V267,170 N 48,7%Z
V241,708 N 30,8%Z V245,763 N 14,8%Z
48
V299,105 N 4,2
2%Z V2104,394 N 1,1%Z V2133,736 N 0,3%Zm/137
Estudo de Caso
CAPÍTULO 4
Donde resulta:
BPP*QR*STR
2
58,06
= −0,42%
137
Com este erro global negativo de 0,42 % pode concluir-se que os contadores ensaiados neste
trabalho prático não se encontravam em muito mau estado de conservação e funcionamento.
No entanto, eram prejudiciais à Entidade Gestora, uma vez que é muito provável que o
consumo de água foi maior do que o efectivamente contabilizado.
Por outro lado, avaliando o erro da amostra estudada por idade do contador obtém-se os
resultados do Quadro 4.8 (note-se que a dimensão de algumas amostras por idade é muito
reduzida).
Quadro 4.8 – Erro dos contadores por idade.
Idade [anos]
Quantidade de Contadores
Calibre
4
2
-3,596
6
26
0,035
7
26
0,241
8
27
0,124
9
30
10
12
-1,737
11
11
-0,159
12
1
-0,224
13
2
1,245
15
Erro (%)
-0,170
Total = 137 Contadores
Através do Quadro 4.8 verifica-se mais uma vez que os erros não seguem uma sequência
lógica à medida que o contador vai envelhecendo e isto também se comprova na Figura 4.8,
em gráfico, tornando-se mais susceptível.
Ana Sousa
83
Estudo de Caso
Erro por Idade de Contador
2
1
Erro (%)
0
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
-1
-2
-3
-4
Idade [anos]
Figura 4.8 – Erro por Idade do Contador.
Da Figura 4.8 pode-se constatar que o andamento dos pontos não segue um comportamento
constante.
O erro para os dois contadores da amostra com 4 anos de idade é bastante significativo e
negativo, o que não é nada favorável para as Entidade Gestora. No entanto, em contadores
mais envelhecidos, como o caso de contadores com 11 anos de idade, o erro é bastante menor,
ainda que negativo. Mas, por exemplo, no caso de contadores com idade de 6 anos, o erro
também é baixo e positivo, isto é, favorece a Entidade Gestora, prejudicando o consumidor.
No capítulo 5 serão apresentadas as conclusões acerca do trabalho bem como as medidas
necessárias para ajuda ao combate das perdas aparentes e, consequentemente, o problema da
sub-contagem.
84
CAPÍTULO 5
5 CONCLUSÃO
O controlo das perdas de água, nomeadamente, das perdas aparentes é fundamental para a
sustentabilidade das Entidades Gestoras. A redução das perdas reais traduz-se em aumentos
de eficiência e a redução das perdas aparentes conduz a melhor desempenho a nível
económico. As perdas aparentes abrangem os erros de medição, nomeadamente os erros nos
contadores, e consumos de água não autorizados, ou seja, existência de ligações ilícitas, a
violação dos contadores bem como o uso fraudulento de marcos e bocas-de-incêndio.
O problema dos erros de medição em contadores de água domésticos não pode ser posto de
parte uma vez que tem consequências na factura da água consumida: tanto pode prejudicar o
consumidor como as Entidades Gestoras, dependendo de se o erro é positivo (sobrecontagem) ou negativo (sub-contagem), respectivamente.
A sub-contagem contribui para as perdas aparentes e as suas principais causas devem-se a:
Classe metrológica inadequada para medição de determinados perfis de consumo;
Desgaste natural dos mecanismos internos;
Exposição a altas pressões;
Instalação inadequada dos contadores;
Dimensionamento incorrecto;
Incrustações;
Sólidos em suspensão.
A redução das perdas aparentes passa pela implementação de diversas medidas, de entre as
quais, no âmbito da sub-contagem, se salientam as seguintes:
Aferição dos medidores de caudal de água distribuída;
Aferição dos contadores dos clientes;
Dimensionamento adequado dos contadores;
Correcta selecção dos contadores;
Substituição periódica de contadores;
Aperfeiçoamento do sistema de leitura;
Aperfeiçoamento do sistema de facturação;
Localização de ligações ilegais ou não registadas.
As Entidades Gestoras têm um papel fundamental no transporte e na qualidade da água que
chega até ao consumidor. As infra-estruturas se forem correctamente projectadas e se
encontrarem em bom estado de conservação, para além de servir e ajudar no combate às
perdas de água, fornecem conforto e qualidade à água que chega ao consumidor.
Ana Sousa
85
Conclusão
A presente dissertação teve como principal objectivo apresentar um estudo bibliográfico sobre
erros de sub-contagem em contadores de água domésticos. Para tal, foi feita uma pesquisa
acerca dos vários tipos de contadores e suas classes metrológicas, noções de micromedição e
sub-contagem, bem como a realização de uma componente prática.
A componente prática apresentada nesta dissertação foi desenvolvida através da selecção,
recolha, transporte e avaliação de uma amostra de contadores no laboratório de contadores da
empresa Águas de Coimbra. Os contadores são provenientes de residências da zona de Santa
Clara, Coimbra, sendo o sistema de abastecimento de água nessa zona abastecido pelo
reservatório Arruela, contendo uma rede relativamente antiga.
Os contadores de água domésticos tendem a perder precisão à medida que vão envelhecendo.
Teoricamente, quanto mais idade um certo contador tiver, menos preciso será, e, por outro
lado, se o caudal atravessado por este mesmo contador for demasiado baixo ou demasiado
elevado, maior erro apresentará.
Taborda (1998) afirmou que os contadores domésticos, independentemente do seu consumo,
ou contadores não-domésticos com consumo medido ate 29 m3/mês devem ser substituídos a
cada período de 5 anos e, quando os consumos medidos forem superiores a 29 m3/mês, para
contadores não-domésticos, estes devem ser substituídos de 3 em 3 anos, pois o factor idade é
a principal causa para a perda de precisão.
Neste trabalho tal não se verificou pois houve contadores com apenas 4 anos de idade que
apresentaram um erro bastante elevado de -3,596%, enquanto que, contadores com 11 anos de
idade, por exemplo, apresentaram um erro muito menor de -0,159%. As análises no SPSS
comprovam, também, que a idade não é um factor preponderante para perda de precisão dos
contadores. Relativamente ao factor caudal, este tem um peso significativo no que diz respeito
ao erro apresentado pelos contadores, comprovando-se nos quadros apresentados pelo SPSS,
resultado idêntico ao de Sanchez et al. (2000) que chegou à conclusão que os contadores
devem ser substituídos em função do caudal acumulado e não só em função da idade.
Para complemento deste trabalho, foi feita, ainda, uma análise aos contadores tendo por base
as leituras anteriores e posteriores à substituição. Desta análise verifica-se que não há uma
distinção clara relativa ao aumento ou à diminuição de consumo por parte do consumidor, em
função da substituição dos contadores existentes por contadores reparados ou por contadores
novos, pois existem contadores que passaram a medir mais e outros que passaram a medir
menos. No entanto, observa-se uma ligeira tendência de redução do consumo global após a
substituição.
Em termos de percentagem, 54,2% dos contadores reparados diminuíram o consumo medido
e apenas 4,2% mantiveram o mesmo consumo medido. Relativamente aos contadores novos,
50,0% diminuíram o consumo medido e 5,6% mantiveram o consumo medido. Comparando
os contadores novos com os contadores reparados, os primeiros apresentaram uma maior
percentagem de aumento de consumo medido, relativamente aos segundos. Tais factos podem
86
Conclusão
CAPÍTULO 5
dever-se: (i) à libertação de detritos aquando da substituição que ficaram aprisionados dentro
do contador; (ii) à alteração dos hábitos de consumo por parte dos clientes; (iii) à alteração da
composição dos agregados familiares; (iv) entre outros.
Em suma, conclui-se que o factor idade não é significativo nesta amostra de contadores,
embora o factor caudal tenha alguma influência. Assim, o erro global apresentado de -0,42%,
prejudicial para a Entidade Gestora, pode ser devido a factores como: (i) a variação de pressão
na rede; (ii) a roturas e/ou fugas na rede e consequente entrada de detritos na rede; (iii) ao
mau manuseamento e defeitos de fabrico; (iv) entre outros.
Ana Sousa
87
Conclusão
88
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALEGRE, H.; COELHO, S.T.; ALMEIDA, M.C.; VIEIRA, P. (2005). “Controlo de perdas de
água em sistemas públicos de adução e distribuição”, Série Guias Técnicos 3. IRAR,
INAG e LNEC.
ALVES, W. C., PEIXOTO, J. B., SANCHEZ, J. G., LEITE, S. R. (2004). “Micromedição.
Documento Técnico de Apoio n.º D3”. Ministério das Cidades. Programa Nacional de
Combate ao Desperdício de Água. Brasília.
ALVES, W. C., COSTA, A. J. M. P., GOMES, J. S.,NILDA, O. I. (1999). “Macromedição.
Versão preliminar, Brasília: SEPURB.
ARREGUI, F.; CABRERA JR, E.; COBACHO, R. (2006). “Integrated Water Meter
Management”, IWA Publishing.
ARREGUI, F.; CABRERA JR, E.; COBACHO, R., GARCÍA-SERRA, J. (2005). “Key
Factors
Affecting
Water
Meter
Accuracy”.
Disponível
em
http://www.ita.upv.es/idi/descargaarticulo.php?id=54. Acesso em 20/06/2011.
BARATA A. (2006). “Poupar Água, Prevenir o Futuro”. Edição/Divulgação: Quercus
ANCN.
BRUNELLI, Jr J., FARIAS, M. M. (2006). “Perda de Medição Devido ao Posicionamento
Inclinado de Hidrômetros”. Safe Water 2006.
CAMPOS, A. (2011). “Controlo de Perdas em Sistemas de Abastecimento de Água”,
Dissertação de Mestrado em Construção Urbana, Instituto Superior de Engenharia de
Coimbra.
COLAREJO, J., Coordenador CT 116 (2011). Curso ERSAR/APDA “Metrologia e
Contadores de Água”
COSTA A. (2007). “Controlo de Perdas de Água no Sistema Público de Distribuição do
Concelho de Vila Real”. Dissertação de Mestrado em Engenharia e Planeamento
Municipal, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro.
COSTA, A. J. M. P., SANCHEZ, J. G., ALVES, W. C., HERNANDEZ, N. C. (1999).
“Análise e Estimativa de Perdas em Sistema Sujeito a Intermitência de Abastecimento”.
20º Congresso da Associação Brasileiro de Engenharia Sanitária, Rio de Janeiro, Brasil.
Ana Sousa
89
Referências Bibliográficas
COVAS D. (2008), “Parte II: Controlo de perdas de água”, Gestão da eficiência dos sistemas.
Disponível em https://dspace.ist.utl.pt/bitstream/2295/179979/1/Aula%2010e11%20%20Parte%20II_Perdas.pdf. Acesso em 10/06/2011.
EH, JOHNSON (2001). “Optimal water meter selection system”. Water SA Manuscript
EPAL – Empresa Portuguesa das Águas Livres, S.A., (2002). Disponível em
http://www.epal.pt/Epal/pdfs/CanalIsabelII/003_GestaoDasPerdasAparentes_JM_NM.pdf.
Acesso em 17/08/2010.
ESTEVAN, C. (2005). “Aportaciones a la Gestión de los Sistemas de Medición de Caudal en
Redes de Distribución de Agua a Presión”. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de
Valencia, Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente.
LEÃO, N. F., PAIVA, E. B., RIBEIRO, A. J. Z., MATOS, L. C. (2007). “A importância da
implantação de um projeto de micromedição para o desenvolvimento de uma política de
gestão, controle e redução de perdas”. 24.º Congresso da Associação Brasileira de
Engenharia Sanitária, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil.
MELLO, E. J. (2000). “As Perdas Não Físicas e o Posicionamento do Medidor de Água”.
XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental.
MIRANDA, E. C. (2005). “Indicadores de perda de água em sistemas de abastecimento: Qual
o valor de credibilidade dos valores obtidos?”. 23º Congresso da Associação Brasileira de
Engenharia Sanitária, Campo Grande, Mato Grosso do Sul, Brasil.
MENDONÇA, S. R. (1975). “Manual do Reparador de Medidores de Água”. São Paulo,
Brasil.
NORMA PORTUGUESA EN 14154-1:2005+A1 (2008). Contadores de Água. Parte 1:
Especificações gerais.
NORMA PORTUGUESA EN 14154-2:2005+A1 (2008). Contadores de Água. Parte 2:
Condições de instalação e utilização.
NORMA PORTUGUESA EN 14154-3:2005+A1 (2008). Contadores de Água. Parte 3:
Métodos e equipamentos de ensaio.
90
Referências Bibliográficas
PEREIRA, L.; ILHA, M. (2008). “Avaliação da sub-medição de água em edificações
residenciais unifamiliares: o caso das unidades de interesse social localizadas em
Campinas,
no
estado
de
São
Paulo”.
Disponível
em
http://www.seer.ufrgs.br/ambienteconstruido/article/download/5356/3279. Acesso em
15/03/2011.
PEREIRA, L.; ILHA, M. (2006). “Avaliação da sub-medição de água em edificações
residenciais de interesse social localizadas em Campinas”. 11º Encontro Nacional de
Engenharia Ambiental, Florianópolis, Santa Catarina, Brasil.
REBOUÇAS, A. (2004). “Uso Inteligente da Água”. 1.ª ed., Escrituras, São Paulo, Brasil.
RECH, A. L. (1999). “Água, Micromedição e Perdas”. 2ª Ed., Scortecci, São Paulo, Brasil.
RIZZO, A., PEARSON, D., STEPHENSON, M., HARPER, N. (2004). “Apparent water loss
control: a practical approach”. Water 2, IWA publishing.
SANCHEZ, J. G., MOTTA, S. A., ALVES, W. C. (2000). “Estimativa de volume de água não
medido em residências por perda de exactidão nos hidrômetros, na cidade de Juazeiro –
BA”. 27º Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental, Porto Alegre,
Rio Grande de Sul, Brasil.
SATO, M. Y. (2000). “Controle de Perdas de Água no sistema Público de Distribuição de
Água”. Dissertação de Mestrado em Engenharia Hidráulica. Escola Politécnica da
Universidade se São Paulo, Brasil.
SILVA, J. (2002). “Selecção de Contadores de Água – Aspectos Práticos”, Actas do 6º
Congresso da Água, 18-22 Março, Porto, Associação Portuguesa de Recursos Hídricos (em
CD).
SILVA, N. (2008). “Estudo de Metodologias para Avaliação de Submedição de Hidrômetros
Domiciliares em Sistemas de Água”. Dissertação de Mestrado em Tecnologia Ambiental e
Recursos Hídricos, Universidade de Brasília.
TABORDA, C. (1998). “Melhorar a Qualidade de Medição”. 4.º Congresso da Água, Lisboa,
Portugal. Disponível em http://www.aprh.pt/congressoagua98/files/com/145.pdf. Acesso
em 15/07/2011.
THORNTON, J. RIZZO, A. (2002). “Apparent Losses, How Low Can You Go?”. Leakage
Management Conference Proceedings do International Water Associations (IWA), Chipre.
Ana Sousa
91