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Análisis de la degradación del error global
en contadores de agua
Francesc J. Gavara
Nuevos Retos en la Gestión de Contadores en los AbastecimientosValencia, 18 de Octubre de 2016
Problemática de la gestión del agua
Suficiencia de recursos hídricos
Gestión de la demandaGestión de
© Francesc Gavara - 2016
Gestión de la demanda
Modular consumo abonados
Optimizar pérdidas agua
Gestión de la oferta
Infraestructura
Balance hídrico de la IWA
Consumo
autorizado
Consumo
autorizado
Consumo
autorizado
facturado
Agua
facturada
Consumo no facturado medido
Consumo facturado no medido
Consumo facturado medido
Consumo exportado medido
© Francesc Gavara - 2016
Volumen
entrada
al
sistema
Pérdidas de
agua
Pérdidas
reales
Pérdidas
comerciales
autorizado
no facturado
Fugas en acometidas
Fugas y reboses en depósitos
Fugas en las tuberías de distribución
Errores en el tratamiento de los datos
Agua
no
facturada
Errores de medición
Consumo no facturado no medido
Consumo no autorizado
Importancia de las pérdidas de agua
32.000 Mm3
48.000 Mm3
Pérdidas reales
Pérdidas totales
7.500 millones
Pérdidas reales
© Francesc Gavara - 2016
16.000 Mm3
Mm3
Pérdidas comerciales
millones US$
6.500 millones
US$
14.000 millones
US$Pérdidas
comerciales
Pérdidas totales
Kingdom, B., Liemberger, R. & Marin, P., 2006. The Challenge of Reducing
Non-Revenue Water (NRW) in Developing Countries, Washington: The
World Bank Group.
Pérdidas comerciales
Existentes
Nivel económico
© Francesc Gavara - 2016
Nivel económico de los errores de medición
Inevitables
Curva de error de un contador
-20%
-10%
0%
10%
Err
or
(%)
© Francesc Gavara - 2016
-70%
-60%
-50%
-40%
-30%
10 100 1000 10000
Err
or
(%)
Caudal (l/h)
Curva de error de un contador
-20%
-10%
0%
10%
Err
or
(%)
Zona de no
© Francesc Gavara - 2016
-70%
-60%
-50%
-40%
-30%
10 100 1000 10000
Err
or
(%)
Caudal (l/h)
Zona de no
registro
Curva de error de un contador
-20%
-10%
0%
10%
Err
or
(%)
Zona de no Zona de
© Francesc Gavara - 2016
-70%
-60%
-50%
-40%
-30%
10 100 1000 10000
Err
or
(%)
Caudal (l/h)
Zona de no
registro
Zona de
transición
Curva de error de un contador
-20%
-10%
0%
10%
Err
or
(%)
Zona de comportamiento Zona de no Zona de
© Francesc Gavara - 2016
-70%
-60%
-50%
-40%
-30%
10 100 1000 10000
Err
or
(%)
Caudal (l/h)
Zona de comportamiento
estable
Zona de no
registro
Zona de
transición
¿Cuánta agua es capaz de registrar un
contador?
Patrón de consumoCurva de error
5
10
40
50 43,3
Wat
er c
onsu
mpt
ion
(%)
© Francesc Gavara - 2016
Error medio ponderado
-10
-5
0
1 10 100 1000
Err
or
(%)
Flow rate (l/h)
0
10
20
30
4,71,9 1,3 0,8 0,5 0,4 1,1 1,1
6,3
25,3
11,9
1,2 0,2
Wat
er c
onsu
mpt
ion
(%)
Flow rate (l/h)
Necesitamos encontrar respuesta a estas
preguntas:
¿Qué contador instalamos?
¿Cuál será su período óptimo de renovación?
© Francesc Gavara - 2016
Para responderlas debemos saber:
¿Cuál es el error inicial de un contador? ¿Cómo se degrada este error?
© Francesc Gavara - 2016
?
Etapas de la investigación
• Problemática de la gestión del agua• Necesidad control proceso de mediciónIntroducción
• Importancia de las pérdidas comerciales• Estado del arte
Gestión de las pérdidas comerciales en abastecimientos de agua
• Consumidores domésticos• Consumidores no domésticos: Grandes consumidoresPatrón de consumo
• Ensayo y análisis de 5.904 contadores• 52 modelos diferentes / 5 tecnologías de medición
Análisis de los errores iniciales en contadores de agua
© Francesc Gavara - 2016
• 52 modelos diferentes / 5 tecnologías de medicióncontadores de agua
• Ensayo y análisis de 1.456 contadores• 7 modelos diferentes / 3 tecnologías de medición
Análisis de la degradación del error global en contadores de agua
• Estimación de la vida útil de los contadores• Valoración económica de las pérdidas comercialesEstudio económico
• Errores iniciales y degradación en contadores domésticos• Impacto económico de las pérdidas comercialesConclusiones
• Aumento de las muestras (grandes consumidores)• Profundización en factores que afecten a la degradaciónDesarrollos futuros
Etapas de la investigación
• Problemática de la gestión del agua• Necesidad control proceso de mediciónIntroducción
• Importancia de las pérdidas comerciales• Estado del arte
Gestión de las pérdidas comerciales en abastecimientos de agua
• Consumidores domésticos• Consumidores no domésticos: Grandes consumidoresPatrón de consumo
• Ensayo y análisis de 5.904 contadores• 52 modelos diferentes / 5 tecnologías de medición
Análisis de los errores iniciales en contadores de agua
© Francesc Gavara - 2016
• 52 modelos diferentes / 5 tecnologías de medicióncontadores de agua
• Ensayo y análisis de 1.456 contadores• 7 modelos diferentes / 3 tecnologías de medición
Análisis de la degradación del error global en contadores de agua
• Estimación de la vida útil de los contadores• Valoración económica de las pérdidas comercialesEstudio económico
• Errores iniciales y degradación en contadores domésticos• Impacto económico de las pérdidas comercialesConclusiones
• Aumento de las muestras (grandes consumidores)• Profundización en factores que afecten a la degradaciónDesarrollos futuros
1.413 contadores domésticos
Tecnología Modelo Contadores Totales
Velocidad Chorro únicoM1 817
1.223M2 406
VolumétricosM3 92
190
Muestras seleccionadas por edad y volumen acumulado
© Francesc Gavara - 2016
Volumétricos 190M4 98
1.413
1.413 contadores domésticosEnsayados a 7 caudales: Caudal de arranque y EMP
Edad
(años)Qarr (l/h) 15 30 60 120 750 1500 3000 EMP
1MEDIA 6,36 -15,72 -2,99 -0,10 -1,48 -2,85 -2,29 -0,01 -2,76
DESV EST - - - - - - - - -
3MEDIA 18,99 -70,84 -21,63 -4,95 -2,67 -0,40 -0,33 -0,06 -6,84
DESV EST 14,20 35,95 31,37 14,21 8,07 2,65 2,06 1,59 5,22
© Francesc Gavara - 2016
DESV EST 14,20 35,95 31,37 14,21 8,07 2,65 2,06 1,59 5,22
4MEDIA 22,37 -80,75 -34,32 -9,32 -4,23 -1,70 -1,37 -1,12 -9,50
DESV EST 12,23 28,94 37,41 12,62 6,70 2,71 2,45 2,23 3,22
5MEDIA 26,12 -50,95 -20,93 -7,73 -3,64 -0,60 -0,33 -0,22 -7,35
DESV EST 36,09 40,36 35,39 21,26 11,44 2,47 2,14 5,44 4,66
6MEDIA 17,37 -66,67 -21,09 -4,90 -4,46 -1,99 -1,63 -1,12 -8,70
DESV EST 10,93 39,57 32,01 4,61 2,18 1,92 2,02 1,52 2,71
7MEDIA 17,71 -64,75 -22,66 -7,92 -4,24 -2,81 -2,05 -4,06 -9,21
DESV EST 12,76 35,00 31,68 13,30 3,94 2,44 2,32 16,89 3,28
8MEDIA 15,70 -54,73 -18,11 -7,61 -3,97 -2,27 -2,57 -6,75 -8,57
DESV EST 13,35 35,80 32,78 18,24 7,76 4,31 8,49 21,96 5,28
9MEDIA 15,49 -55,40 -11,48 -3,64 -2,39 -0,06 -2,18 -6,33 -6,69
DESV EST 22,59 36,23 21,49 15,55 9,25 3,37 14,91 24,91 4,65
Comparativa evolución del EMP con la edadVolumétricos vs Velocidad
-4
-2
0
© Francesc Gavara - 2016
y = -0,48ln(x) - 7,4455
R² = 0,7595
y = -0,5733x - 2,9618
R² = 0,6735
y = -0,6769x - 1,1689
R² = 0,7053
y = -1,5496x - 1,0739
R² = 0,9998
-12
-10
-8
-6
0 2 4 6 8 10
Err
or
(%)
Edad (años)
M1
M2
M3
M4
y = -1,03ln(x) + 2,7749
R² = 0,539
-8
-6
-4
-2
0
Comparativa evolución del EMP con el volumenDegradaciones suaves vs intensas
© Francesc Gavara - 2016
y = -5E-07x2 - 0,0002x - 6,2169
R² = 0,8576
y = -1,59ln(x) + 5,8112
R² = 0,6525
y = -0,0006x - 7,2713
R² = 0,7021
-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000
Err
or
(%)
Volumen acumulado (m3)
M1
M2
M3
M4
Evolución del EMP: edad y volumen
1
2 6
1
2
1
1
1
4
6
1
1
2
12
34
1
2
-5
0
La dispersión de los errores aumenta con la edad
Para una misma edad, el error aumenta con el volumen vs patrón consumo
© Francesc Gavara - 2016
2
3
4
5
6 2
3
4
2
4
3
5
6
2
3
1
2
3
5
6
3
4
5
6
4
5
6
-25
-20
-15
-10
0 2 4 6 8 10 12
Err
or
(%)
Edad (años)
Volumen
acumulado
1: 0-1000 m3
2: 1000-2000 m3
3: 2000-3000 m3
4: 3000-4000 m3
5: 4000-5000 m3
6: 5000-6000 m3
Modelo combinado de degradaciónAjuste mediante iteraciones de regresiones múltiples
Err
or g
loba
l (%
)
-10
-5
0
© Francesc Gavara - 2016
Volumen (m3)Edad (años)
Err
or g
loba
l (%
)
0 3000 60009000 0
24
6 810
-20
-15
εglobal = (-0,34 · log(edad+1) ) + ( - 0,002 · Vol + 1,69 · 10-7 · Vol2 – 4,72)
Errores globales por modelo (6 años)Resultados
-5,26-6
-4
-2
0
%
© Francesc Gavara - 2016
Error global parque contadores joven: -7,8%
-8,31
-6,40
-5,26
-10,73-12
-10
-8
-6
M1 M2 M3 M4
%
Degradación por modelo (6 años)Velocidad vs Volumétricos
-4,18-6
-4
-2
0
%
© Francesc Gavara - 2016
Precisión: tolerancias muy estrechas sujetas a grandes y
prematuros desgastes
-5,01
-3,10
-4,18
-9,65-12
-10
-8
-6
M1 M2 M3 M4
%
Degradación del error en contadores de aguaConclusiones
• Depende fuertemente del modelo
• Grandes variacionesError medio ponderado
• Velocidad: -0,72%
• Volumétricos: -1,56%Degradación media anual
© Francesc Gavara - 2016
• Velocidad: 1,3%
• Volumétricos: 4,7%Defectuosos
• Mayor problemática en contadores de velocidadSobrecontaje
• Edad: excepto para un modelo, ha sido lineal
• Volumen: depende directamente del modeloTendencia degradación
• Gran dificultad en conseguir contadores precisos a caudales bajos y a la vez robustos.
Contador ideal
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