21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
I-048 – PERIODICIDADE PARA CALIBRAÇÃO E AJUSTE DE MEDIDORES
DEPRIMOGÊNEOS
Viviana Marli Nogueira de Aquino Borges(1)
Engenheira Civil pela Escola de Engenharia da Universidade Mackenzie e mestranda em
Engenharia Hidráulica na Escola Politécnica da USP. Engenheira da Divisão de Estudos e
Programação da Adução da Vice – Presidência Metropolitana de Produção da SABESP.
Kamel Zahed Filho(2)
Engenheiro Civil e Doutor em Engenharia Hidráulica pela Escola Politécnica da USP.
Engenheiro da Divisão de Estudos e Programação da Adução da Vice – Presidência
Metropolitana de Produção da SABESP.
Endereço(1): Rua Sena Madureira, 1245 ap. 91 - CEP 04021-051 - São Paulo - SP- Brasil - Tel. (11) 30304735 - Email : [email protected]
RESUMO
O sistema de medição de vazões do sistema adutor da Região Metropolitana de São Paulo conta com um
parque de medidores do tipo deprimogêneo relativamente grande e com idade por volta de vinte anos. Sendo
que, esse tipo de medidor requer um monitoramento da confiabilidade da medição. Uma análise baseada em
um parque com 104 medidores identifica intervalos de calibração recomendados em função de uma
freqüência de confiabilidade admitida. O trabalho recomenda que para uma freqüência de 95 % o intervalo
adotado seja 7 meses. Para medidores de grandes volumes (maiores que 600 l/s) esse intervalo pode ser
reduzido a 4 meses. Destaca-se que o comprometimento com a qualidade das medições estará condicionada a
um planejamento adequado de uma equipe de pitometria.
PALAVRAS-CHAVE: Macromedição, Pitometria, Calibração, Medidor Deprimogêneo.
OBJETIVO
Esse estudo tem como objetivo avaliar a periodicidade de calibração e ajuste de medidores deprimogêneos
para garantir confiabilidade no sistema de medição de vazões de adução de água e permitir o
dimensionamento de equipes de pitometria.
Os resultados foram obtidos com base no parque de medidores da Sabesp situado na Região Metropolitana de
São Paulo.
INTRODUÇÃO
O Sistema Adutor Metropolitano de São Paulo possui 1200 km de adutoras, 122 elevatórias e boosters, 168
reservatórios. Além disso, existem diversos pontos de entrega sem reservação e 42 pontos de entrega a
municípios não operados.
O parque de medidores de vazão na adução é de 211 deprimogêneos, 81 eletromagnéticos, 405 hidrômetros,
4 vertedores e 4 calhas Parshall.
Os primeiros medidores foram implantados no sistema adutor há cerca de 20 anos. Os tipos de medidores
têm sofrido evolução ao longo do tempo, acompanhando o desenvolvimento tecnológico. Atualmente, os
antigos medidores do sistema adutor têm sido substituídos por medidores eletromagnéticos, embora, os
medidores deprimogêneos ainda constituam a maioria.
ABES – Trabalhos Técnicos
1
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Os medidores deprimogêneos exigem um monitoramento periódico, para garantir a confiabilidade em suas
medições, uma vez que eventuais incrustações nos medidores alteram seus coeficientes de calibração.
Diversas equipes de pitometria e de telemetria são responsáveis pelo processo de calibração e ajuste desses
medidores.
Os equipamentos de pitometria têm evoluído muito nos últimos anos, o que vem exigindo uma revisão dos
procedimentos de ensaio e de cálculo das calibrações. A pesquisa aqui descrita está inserida neste contexto de
atualização de procedimentos e visa estabelecer uma periodicidade entre as calibrações que garanta
confiabilidade nos medidores e ao mesmo tempo não onere em demasia as equipes de pitometria e telemetria
com ensaios em intervalos extremamente pequenos e desnecessários.
Os registros das informações relacionadas aos macromedidores são digitalizados no banco de dados chamado
de SIM – Sistema de Macromedição. Esta forma de arquivamento permite que se façam análises, que antes
eram extremamente trabalhosas.
INFORMAÇÕES DISPONÍVEIS
Para o presente trabalho foram selecionados 883 ensaios de calibração, referentes ao período de 1991 a 2000,
com intervalos de tempo variáveis entre as calibrações.
A base de dados disponível refere-se a um total de 104 medidores deprimogêneos.
Destes ensaios, 227 resultaram em alterações dos coeficientes de calibração.
Foram importadas as seguintes informações: as datas de calibração e os respectivos coeficientes de calibração
para cada um dos medidores.
Todos os cálculos foram efetuados em planilha eletrônica, onde foram efetuadas todas as análises, a partir das
bases de dados em aplicativo de gerenciamento de bancos de dados.
CALIBRAÇÃO DOS MEDIDORES
O princípio dos medidores deprimogêneos (Venturi) é a relação da velocidade ou a vazão com a diferença de
pressões entre duas seções do medidor, a primeira com a seção igual ao diâmetro da tubulação e a segunda
constituída por uma seção com diâmetro reduzido. A equação básica desses medidores é:
Q = K ∆P
onde Q – vazão
K – coeficiente de calibração
∆P – diferencial de pressões
O valor de K é obtido a partir de uma análise estatística das relações entre Q e
situ.
∆P , obtidos de ensaios in
Se o resultado de um determinado ensaio propiciar um valor de K que se afaste mais que 3% em relação ao K
anterior, o medidor deve ser ajustado ao novo valor.
METODOLOGIA
Importou-se do banco de dados do SIM (Sistema de Macromedição) tabelas que contêm os volumes mensais
medidos em janeiro de 2000, os diâmetros dos medidores e os históricos dos resumos dos ensaios de
calibração.
2
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Foram expurgados os dados considerados inconsistentes ou suspeitos.
Para a análise, foram considerados os intervalos entre os ensaios em que houve alteração do coeficiente de
calibração.
Os intervalos de alteração de todos os medidores foram colocados em ordem decrescente para a construção de
uma curva de freqüências acumuladas.
Foi efetuada uma investigação da influência das vazões e dos diâmetros sobre os períodos de alteração. Para
isso, foram construídas curvas de freqüências acumuladas para faixas distintas de vazões e de diâmetros.
RESULTADOS
As curvas de freqüência apresentadas resumem os resultados do estudo. A figura 1 foi obtida a partir dos
resultados de todos os dados disponíveis. As figuras 2 e 3 foram resultados das classificações dos resultados
em função das vazões e dos diâmetros dos medidores, respectivamente.
Da figura 1, depreende-se que há uma grande variação nos intervalos de tempo em que há alterações nos
coeficientes de calibração nos medidores deprimogêneos. Alguns medidores permanecem com os coeficientes
inalterados por mais de cinco anos. Em média os coeficientes se alteram por dois anos. Por questão de
confiabilidade no sistema de macromedição deve-se considerar os períodos mais críticos, adotados em função
de uma freqüência de falhas a critério da entidade. A tabela 1 evidencia os intervalos associados a
freqüências de excedência de 85 %, 90 % e 95 %. Obviamente que há uma relação de compromisso entre a
confiabilidade do medidor e o nível de esforço exigido para calibração de um parque numeroso.
Curva de freqüência dos intervalos entre alterações de K
Intervalos das alterações de K (dias)
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Freqüência de exedência (%)
Figura 1: Curva de freqüência de excedência dos intervalos entre as alterações de K.
ABES – Trabalhos Técnicos
3
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 1: Freqüência de excedência em relação a intervalos de alterações de K.
Freqüência de Excedência Intervalo entre alterações de K
(%)
( dias)
85
342
90
306
95
216
A figura 2 mostra a influência das vazões sobre os intervalos de alterações dos coeficientes de calibração.
Embora, na faixa crítica de 85 % a 95 % de excedência se observa valores variáveis mas não diretamente
relacionados com as vazões. Entretanto, como pode ser visto na tabela 2, o intervalo entre calibrações para
medidores volumetricamente importantes deve ser visto de maneira diferenciada.
Intervalos entre Alterações de K x Vazões
Intervalo entre Alteração de K
3500
Vazões
(l/s)
3000
> 1000
800-1000
600-800
500-600
400-500
300-400
200-300
100-200
0-100
2500
2000
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
Freqüência de Excedência (%)
Figura 2: Freqüência de excedência de acordo com os intervalos entre alterações de K por faixas
de vazões
Tabela 2: Freqüência de excedência em relação a intervalos de alterações de K por faixa de vazões.
Faixa de Vazões
Freqüências de excedência (%)
(l/s)
85
90
95
0-100
382
347
269
100-200
253
187
123
200-300
307
303
221
300-400
563
447
374
400-500
362
290
227
500-600
352
320
220
600-800
321
236
125
800-1000
277
252
211
> 1000
284
234
160
Mínima
253
187
123
Média
345
291
214
Máxima
563
447
374
4
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
A figura 3 e a tabela 3 mostram que o diâmetro do medidor não é fator preponderante para se fixar um
intervalo entre calibrações.
Intervalos entre Alterações de K
3500
Diâmetros
(mm)
Intervalos ( dias)
3000
300-350
2500
400
2000
450-500
600-700-750
1500
800-900-950
1000
1000-1050-12001500
500
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Freqüência (%)
Figura 3: Freqüência de excedência de acordo com os intervalos entre alterações de K por faixas de
diâmetro.
Tabela 3: Freqüência de excedência em relação a intervalos de alterações de K por faixa de diâmetros.
Faixa de Diâmetros
Freqüências de Excedência (%)
(mm)
85
90
95
300-350
468
377
262
400
285
190
101
450-500
435
393
275
600-750
312
240
125
800-950
298
229
204
1000-1500
357
315
249
Mínima
285
190
101
Média
359
291
203
Máxima
468
393
275
CONCLUSÕES
Com base no trabalho realizado, concluiu-se que:
Ao se adotar uma periodicidade de 7 meses entre os ensaios de calibração realizados pela equipe de
pitometria, estaria se admitindo que cerca de 5 % dos medidores poderiam estar com desvios de leituras
superiores aos admitidos.
Para algumas faixas de vazões ou de diâmetros, há alguns casos que se desviam significativamente dos
valores médios; entretanto, essas faixas críticas teriam freqüências associadas aos casos mais críticos da
ordem de 10 a 15 %.
ABES – Trabalhos Técnicos
5
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Quando houver necessidade de uma confiabilidade maior em medidores de grandes vazões o intervalo médio
adotado para 95 % pode ser reduzido até cerca de 4 meses.
As conclusões obtidas ficam associadas a um conjunto de medidores com idade em torno de vinte anos. Para
outras condições seria necessária uma avaliação específica.
A análise efetuada orienta o planejamento dos serviços de calibração dos medidores tipo deprimogêneos com
uma base de informações mais consistente, que pode ser atualizada constantemente. Dessa forma, os
intervalos entre calibrações podem ser reavaliados em função da evolução dos resultados obtidos nos ensaios.
6
ABES – Trabalhos Técnicos