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) 3030-4735 - Email : vmborges@sabesp.com.br 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
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
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 3500 Intervalos das alterações de K (dias) 3000 2500 2000 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
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 3000 2500 2000 1000 500 0 0 20 40 60 80 100 Freqüência de Excedência (%) Vazões (l/s) > 1000 800-1000 600-800 500-600 400-500 300-400 200-300 100-200 0-100 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
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 Intervalos ( dias) 3500 3000 2500 2000 1000 500 Diâmetros (mm) 300-350 400 450-500 600-700-750 800-900-950 1000-1050-1200-0 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 1000-357 315 249 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
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