Caudalímetro para una nueva era de la gestión del agua

AquaMaster TMCaudalímetro para una nueva era de la gestión del aguaRay KeechLa medida de caudales en el sector del agua se hacaracterizado durante mucho tiempo por el uso de lostradicionales contadores mecánicos, baratos yfáciles de usar. Sin embargo, existen algunos factoresque influyen en la eficiencia a largo plazo deestos tipos de contadores: la precisión se deterioracontinuamente debido al inevitable desgaste de loscomponentes mecánicos y se reduce, por tanto, lavida útil del aparato. Con una precisión de ±2% esimprescindible un mantenimiento periódico. Otrofactor es el coste total de la propiedad, que abarcadesde la instalación hasta el mantenimiento,además del coste de las lecturas del contador.Los avances tecnológicos y el creciente rigor de lasnormas legales han llevado a los clientes a esperar, másque solicitar, contadores con una monitorización másprecisa y mejores capacidades de medida. El caudalímetroelectromagnético AquaMaster TM de ABBofrece una gran precisión (±0,5%) y altorendimiento, además de un bajo costetotal operativo. Recientemente se haincorporado la opción de la tecnologíade comunicación GSM, loque permite transmitir la informaciónrelevante desde lugaresapartados por medio demensajes de texto SMS.Tras la venta de decenas demiles de caudalímetros, lasunidades AquaMaster TM deABB contribuyen de formamuy importante a mejorar laforma de medir y gestionar elagua en todo el mundo.32Revista ABB3/2004

El caudalímetro AquaMaster TM ha recorridoun largo camino desde quepor primera vez se propuso en ABB laidea de aplicar la tecnología electromagnéticaa un mercado dominado por loscontadores mecánicos. Por aquel entonces,a finales de los años noventa, lascompañías de abastecimiento de aguasólo utilizaban dispositivos electromagnéticosen aplicaciones con tuberías degran diámetro, por ejemplo en las conduccionesprincipales interurbanas, y laidea de aplicar este sistema a aplicacionesgeneradoras de facturación era unnuevo concepto.ABB llegó a la conclusión de que uncontador electromagnético alimentadopor batería podía exceder la precisiónde lectura requerida actualmente por elmercado. Con los contadores mecánicos,las compañías de abastecimientode agua se conforman con un error deprecisión de ±2%. Sin embargo, losexpertos de ABB en aparatos de mediciónsabían que la tecnología electromagnéticapodía superar este límite,ahorrando así a las compañías muchodinero en el proceso.Aun cuando en el sector del agua lademanda de mejores contadores no eramuy alta, las consultas confidencialescon algunos clientes clave convencierona ABB de que un nuevo producto podríagenerar una nueva demanda a partirde cero. La compañía consideró quela mejora de los caudalímetros era unargumento relativamente sencillo y pertinente:una mayor precisión afectarádirectamente a los resultados de lascompañías de suministro de agua.Si se sustituye este contador por un medidorAquaMaster TM de ABB cuya precisiónes del ±0,5%, el medidor se amortizaríaen tan sólo 23 días y seguiríaahorrando dinero en el futuro.Otras reducciones de costes y otrosaumentos de ingresos proceden de losregímenes de máximo y mínimo caudal,o rango de operación, de un medidorelectromagnético en comparación conun contador mecánico. Su singular capacidadpara bajos caudales permitemedir caudales mínimos nocturnos queantes no eran registrados. De estemodo, los ingresos adicionales se duplicanen torno a 9.000 euros anuales.Además de la importante mejora de laprecisión, la medición electromagnéticade caudales de agua tiene otras ventajasrespecto de los dispositivos mecánicos.En primer lugar, la ausencia de piezasmóviles en los sistemas electromagnéticoshace innecesario el mantenimientode rutina, lo cual reduce los costes totalesde instalación, ya que el usuario final1no necesita válvulas para aislar el contadordurante las operaciones de mantenimientoy sustitución.La inexistencia de piezas móviles significatambién que la precisión de la lecturaelectromagnética del caudal no empeorarácon el uso, mientras que uncontador mecánico perderá precisióncon el envejecimiento y registrará lecturasinferiores. Por consiguiente, al tenertantas piezas móviles que se desgastan,un contador mecánico normal tendráuna vida útil de tan sólo cinco años, oincluso menos si el agua contiene partículas.Por otro lado, un medidor Aqua-Master TM correctamente instalado debeofrecer un servicio ‘fit-and-forget’ (instalary olvidar) durante unos 10 años.Como ejemplos de aplicaciones objetivoresueltas con éxito por el programa demedidores AquaMaster TM , mencionemoslos clientes de consumo masivo, comoson los bloques de viviendas, hospita-AquaMaster TM es la opción preferida para las aplicaciones de medición en distritos,facturación global, redes interurbanas y plantas de tratamiento. Entre las aplicacionesfijadas exitosamente como objetivos están los clientes de consumo masivo, tales comolos bloques de viviendas, hospitales, estaciones de servicio de autopistas o aeropuertos.Consideremos, por ejemplo, un caudalímetromecánico DN150 con una precisiónde ±2%. Este contador se instalaen una conducción con un caudal mediode 10 l/s, lo que equivale a un volumenanual de 315.360 m 3 . Suponiendoun precio del agua de 1 euro por m3,la posible imprecisión del contador significaque el operador podría perder entorno a 4.730 euros de ingresos a lolargo de un año.Revista ABB3/200433

2La robusta caja IP68 ha de poder soportar los entornos más duros.está situado, por ejemplo, cerca de uncodo o de una válvula. Esto permite almedidor AquaMaster TM proporcionarlecturas consistentes según el estándarde precisión ISO4064.Menor consumo eléctricoPero el aumento de velocidad del fluidoa través del medidor proporciona otraimportante ventaja, pues reduce el consumoeléctrico. La señal de salida de uncaudalímetro electromagnético es proporcionala la intensidad en las bobinasde excitación y a la velocidad delfluido, mientras que el consumo eléctricode las bobinas energizadoras esproporcional al cuadrado de la intensidad.Así pues, triplicar la velocidad delfluido permite a los ingenieros dividirpor nueve la potencia requerida para lasbobinas sin que ello afecte a la sensibilidaddel contador.les, estaciones de servicio de autopistaso aeropuertos. De hecho, AquaMaster TMes la opción preferida para aplicacionesde lectura de caudales por distritos, facturaciónglobal, redes interurbanas yplantas de tratamiento 1 . Pero las exigenciasespeciales que muchas de estasaplicaciones imponen a los contadoreshan hecho necesarias algunas innovacionesmás inteligentes para convertir elconcepto básico inicial de mediciónelectromagnética en la solución funcionalcompleta que hoy ofrece ABB. Unaspecto de especial interés que la evolucióndel producto se debió a la grancantidad de información aportada porlos clientes de ABB.3Un transmisor AquaMaster TMcon sistema GSM y antenaGSM integradaCaracterísticas perfeccionadasde diseñoSensores de amplio rangoEl primer objeto de atención fue el sensormismo. Muchas aplicaciones de facturaciónimplican enormes variacionesen el caudal medido. Es probable queun gran aeropuerto, por ejemplo, se veadesbordado por la afluencia de pasajeroscuando se acercan las Navidades,pero que esté vacío el día de Navidad.También necesitará grandes volúmenesde agua en caso de producirse un incendio.Esto significa que será necesario un factorde variación extremadamente altopara garantizar la precisión de las lecturas,tanto con caudales grandes comopequeños. Los medidores AquaMaster TMactuales presentan un factor certificadopor ISO de 1000:1.La clave para conseguirlo radica en unestrechamiento, de sección cónica, en elinterior del sensor, que aumenta la velocidaddel fluido y simplifica la mediciónprecisa del rango de caudal incluso paravolúmenes muy pequeños. El inusualcontorno hidráulico del medidor lo hacetambién menos sensible a las perturbacioneshidráulicas que puedan producirseaguas arriba o abajo si el contadorUn bajo consumo eléctrico es vital enmuchas de las aplicaciones de Aqua-Master TM , ya que las instalaciones suelenestar en lugar muy remotos e inaccesibles,por ejemplo, bajo una carreteramuy transitada. Quizás no se disponede red eléctrica de alimentación y ladificultad de acceso exige que las bateríastengan una duración de varios años,y no de semanas.ABB suministra muchos medidoresAquaMaster TM alimentados por la redeléctrica, aunque estima que alrededordel 85% de las instalaciones actuales deAquaMaster TM están alimentadas porbaterías. Con AquaMaster TM , la vida útilactual de la batería es de tres años,pero se han previsto nuevas mejorasque elevarán dicha vida útil a seis años.Además del sensor, que ahorra energía,la electrónica del transmisor del medidorha sido diseñada también para consumirel mínimo posible de electricidad.El diseño consigue una alta relaciónseñal-ruido, pero con un consumomedio de potencia muy bajo. El transmisorfunciona con una alimentaciónde 3,6 voltios, donde un valor 15 voltioses muy común. Para conseguir estaconversión se han utilizado convertidoresde potencia de conmutación muyeficientes.34Revista ABB3/2004

El bloque mismo de baterías también esfundamental. ABB optó por utilizar tecnologíade litio-cloruro de tionilo, aunquetuvo que superar las limitacionespropias de esta tecnología. Por ejemplo,la resistencia interna de la batería varíaen función del uso y de la capacidad remanente.Si la batería no se usa durantealgún tiempo, la resistencia interna sehace muy alta. Aunque se corrige automáticamentedespués de algunos minutos,esto puede constituir un problema,ya que podría limitar la cantidad deenergía que AquaMaster TM puede requeriren los momentos de demanda punta.4Portatarjetas SIM dentro del transmisor AquaMaster TMPara resolver este problema, ABB utilizatecnología híbrida de condensadores encapas, que reduce de forma efectiva laresistencia y hace disponible la potencianecesaria en los momentos punta.Otros aspectos a considerar en las aplicacionesde AquaMaster TM son la posibilidadde estar sumergido en el agua oenterrado bajo una carretera muy transitada.En los dos casos, la robusta cajaIP68 ha de poder soportar entornosmuy duros 2 , incluida la posibilidad deestar enterrado a 10 metros de profundidadcon un camión articulado circulandopor encima.Mayor funcionalidadLa serie de medidores AquaMaster TMtambién ofrece diversas opciones, deacuerdo con las necesidades particularesdel usuario final. La medición decaudales suele ir acompañada de otroequipo, como los sensores de presión,de modo que, obviamente, el siguientepaso ha sido integrar en AquaMaster TMla detección de la presión como característicaopcional.El registro cronológico de datos es otrorequisito habitual, de modo que la seriede medidores AquaMaster TM ofrececomo opción el registro del caudal y dela presión cada 15 minutos. Como consecuenciade la conexión digital entre lamedición del caudal y el registrador dedatos, es posible grabar a mayor velocidaddatos de alta resolución, lo cual noes posible con las soluciones tradicionales.Además, AquaMaster TM ofrece laposibilidad de registrar a alta velocidad,en otro canal de registro, datos en altaresolución durante un intervalo de hasta15 segundos.Tradicionalmente, los datos registradosse recuperan de forma manual, enviandoal lugar a una persona para querecoja la información. Esta operación serealiza transfiriendo los datos a un PC o,en ocasiones, recogiendo el registradorde datos completo y cambiándolo porotro. Además, proporcionar nuevas instruccionesde control al equipo tambiénexige desplazarse al sitio.Una reciente innovación de ABB consisteen equipar los medidores Aqua-Master TM con la opción de la tecnologíade comunicación GSM 3 . Presentada afinales de 2003, la opción GSM significaque la información se puede transferir adistancia utilizando mensajes de textoSMS por un teléfono móvil. En el casode los medidores alimentados por batería,el módulo de radio empieza a funcionarautomáticamente en determinadosinstantes previamente programados,normalmente una vez al día, para reducirel consumo de energía.El uso de mensajes SMS ofrece muchasposibilidades. El último modelo Aqua-Master TM , por ejemplo, puede enviar alexterior un mensaje de alarma, de ma-nera que si alguien intenta manipularel sistema se enviará al propietario unmensaje SMS dando cuenta de la existenciadel problema 4 .Cuando los primeros medidores Aqua-Master TM salieron al mercado en 2001eran absolutamente únicos. Unos tresaños después, sólo otro proveedor seha decidido recientemente a ofrecerpara las mismas aplicaciones una tecnologíaelectromagnética similar. Sin embargo,ni siquiera este único competidorofrece algunas de las capacidades yopciones adicionales disponibles enAquaMaster TM . ABB es la única compañíaque ofrece el paquete completo.Pero la seguridad de tener durante lospróximos años una ventaja sobre la competenciaimplica tener muy en cuenta losdeseos de los clientes y avanzar en elvigoroso proceso de innovación que yaha llevado tan lejos a AquaMaster TM .Ray KeechABB LtdStonehouse, Reino Unidoray.keech@gb.abb.comRevista ABB3/200435