DESAFIOS DA MACROMEDIO PARA GARANTIR A CONFIABILIDADE DOS NDICES

DE PERDAS

Nilson Massami Tairanmtaira@ipt.br 1 Encontro Tcnico da Baixada SantistaSantos, 29 e 30 de abril de 2009

A Metrologia tem suas origens na antiguidade. Gravuras de pocas a cerca de quatro mil anos As necessidades de medies se restringiam a

quantidades de produtos que em geral eram medidas por peso ou por volumes de lquidos (leite,vinho,

Um pouco da Histria

Histria da Metrologia

por peso ou por volumes de lquidos (leite,vinho, azeite) ou gros.

A gesto local das unidades era geralmente assumida por quem detinha o poder, pelos governantes ou pelas autoridades religiosas locais.

Desde a antiguidade, a Justia e a Metrologia esto associadas. Nas mitologias antigas os Deuses da Metrologia so

frequentemente os mesmos que os da Justia.

Na virada do sculo XIX para o XX foram criados Laboratrios Nacionais de Metrologia (NMI), como o PTR (depois PTB)/o NPL, o NBS (depois NIST), o Instituto Colonnetti na ltlia, o Instituto metrolgico do Japo.No Brasil, a Metrologia e os ensaios se

Um pouco da Histria

Histria Moderna NMI

No Brasil, a Metrologia e os ensaios se iniciavam na Escola Politcnica de So Paulo, (depois incorporada USP)/dando origem ao IPT/SP (1899).

Em 1961 foi criado o Instituto Nacional de Pesos e Medidas (INPM), que implantou a Rede Brasileira de Metrologia Legal e Qualidade, os atuais IPEMs.

Em 1973, nascia o Instituto Nacional de Metrologia, Normalizao e Qualidade Industrial - INMETRO

Agncia Nacional do Petrleo

MARCO REGULATRIO NO BRASIL

Um pouco da Histria

Portaria Conjunta N1 ANP/INMETRO (19.Junho.2000)

Aprovou o:

REGULAMENTO TCNICO DE MEDIO DE PETRLEO E GS NATURAL

Objetivo: Guarantir resultados de medio completos e exatos

ORGANISATION INTERNATIONALE DE MTROLOGIE LGALEOIML International Recommendation R117Part 1: Metrological and technical requirementsMeasuring Systems for Liquids other than Water

CLASSE DE EXATIDO NAS MEDIES DE LEO

Regulamento ANP/INMETRO:Um pouco da Histria

Measuring Systems for Liquids other than Water

Tabela 1. Erros mximos admitidos por classe de exatido (classe 0.3 para medio fiscal e classe 1.0 para medio de apropriao) -OIML R 117. A: erros mximos para sistemas de medio completos; B: erros mximos para o medidor unicamente.

Classes de Exatido:

0,3 0,5 1,0 1,5 2,5

A 0,3 % 0,5 % 1,0 % 1,5 % 2,5 %

B 0,2 % 0,3 % 0,6 % 1,0 % 1,5 %

FiscalFiscal ApropriaoApropriao

Medio Fiscal: medio do volume de leo ou gs produzidoe fiscalizado em um ponto da produo em terraou no mar (incerteza < 1,5%)

REQUISITOS NA MEDIO DE GS NATURAL

Regulamento ANP/INMETRO:Um pouco da Histria

ou no mar (incerteza < 1,5%)

Medio Operacional: medio para o controle da produo(incerteza < 3,0%)

Medio de Apropriao: medio para a determinao dosvolumes produzidos a seremapropriados a um determinado pooou campo (incerteza < 2,0%)

Medir a vazo de um fluido significa medir o fluxo de $$$!

Comrcio de gs natural no Brasil: 80 milhes de std m3/dia.

POR QU MEDIR?

Comrcio de gs natural no Brasil: 80 milhes de std m3/dia.Incerteza acumulada de 1% na medio: 800.000 std m3/diaPreo: R$ 1,00/m3 R$800 mil/dia ou R$ 300 milhes/ano

Produo de gua tratada na RMSP: 63 m3/sIncerteza acumulada de 3% na medio: 163 mil m3/diaPreo: R$ 0,50/m3 R$82 mil/dia ou R$ 30 milhes/ano

O setor de gua ainda no se apropriou dos conceitos demetrologia e transferncia de custdia, que so velhosconhecidos do setor de petrleo.

Estamos assistindo a uma corrida ansiosa na busca de soluessoluesdede medio,medio, de rastreabilidaderastreabilidade e de confiabilidadeconfiabilidade para a

POR QU MEDIR?

dede medio,medio, de rastreabilidaderastreabilidade e de confiabilidadeconfiabilidade para amedio de vazo de gua.

INMETRO?INMETRO?ANA?ANA?Comits de bacias?Comits de bacias?Agncias reguladoras?Agncias reguladoras?ABNT, ISO?ABNT, ISO?Universidades, Institutos de Pesquisas?Universidades, Institutos de Pesquisas?

Onde encontrar as solues?

Confiabilidade a qualidade do sistema que nos permite confiar, de forma fundamentada, no servio oferecido.

Confiabilidade um conceito global, que se decompe em vrios elementos quantificveis:

O QUE CONFIABILIDADE?

decompe em vrios elementos quantificveis: fiabilidade (reliability) (confiabilidade) disponibilidade (availability) reparabilidade (maintainability) segurana contra acidentes (safety) segurana contra acesso no autorizado (security)

O QUE CONFIABILIDADE?

Confiabilidade (outros entendimentos)metrolgica (possui calibrao e rastreabilidade).

no h reclamao/questionamento.

o usurio entende e sabe o que faz.

Os engenheiros abusam da simplificao ou de auto-confiana?

Um pouco de humor

Sic..Aps os sistemas de unidades: SI, MKS,CGS, que no foram aceitos integralmente, pois no atingiam as necessidades prticas da engenharia, est sendo oficializado um novo sistema, que se prope a suprir as inconsistncias dos prope a suprir as inconsistncias dos sistemas atuais, pelo sentido implcito que possui.

Um pouco de humor

Um pouco de humor

..........A Metrologia no uma cincia! uma arte onde os nmeros so torturados...... algumas vezes eles (medidores) confessam, outras no!!

..........O ndice de perdas de uma empresa de saneamento

PROLAS DO SETOR

..........O ndice de perdas de uma empresa de saneamento no uma informao tcnica confivel!

.... uma deciso poltica e de sobrevivncia!..........O meu medidor no precisa de calibrao e tambm possui classe de proteo especial! Ento, pode ser enterrado..............Os vazamentos garantem a integridade da rede...Concordo em parte!

O QUE CALIBRAO?

Elemento secundrio totalizao de volume

Calibrao do conjuntosensor, cabo e indicadorcuidados com conversores

A/D

Calibrao de macromedidor em campo

Alimentao

estao pitomtrica

Medidor

Incerteza de medio o parmetro, associado ao resultado de uma medio, que caracteriza a disperso dos valores que, razoavelmente, podem ser atribudos ao mensurando.[VIM 3.9]

....a incerteza do resultado de uma medio

O QUE INCERTEZA?

VIM - Vocabulrio ....a incerteza do resultado de uma medio reflete a carncia de um conhecimento exato do valor do mensurando....

especificaosuperior

especificaoinferior

Passa ou no-Passa?

VIM - Vocabulrio internacional de termos fundamentais e gerais de metrologia, 3 edio, 2003

gua tornou-se fluido caro (Ainda no?) Falta de confiabilidade na medio e controle nos sistemas

produtores e distribuidores Perdas nos sistemas urbanos (30 a 40%, metodologia antiga)

POR QU MEDIR?

Perdas nos sistemas urbanos (30 a 40%, metodologia antiga) Cobrana pelo uso gua: captao e lanamentos Para alguns usurios a gua representa mais $ que a

eletricidade Esgoto um grande problema $, tanto para indstria quanto p/

empresas de saneamento

CARACTERIZAO DA SUBMEDIO EM PARQUE DE MEDIDORES DE GUA

400

500

600

Volume consumido (l/dia) x Vazo (l/h)

SUBMEDIO NA MICROMEDIO

MEDIO DE VAZO

< 15 15-20 20-22,5

22,5-30

30-35 35-60 60-100

100-300

300-750

750-1500

1500-2250

2250-3000

3000----

00-10

20-30

40-..0

100

200

300

400

l/dia

l/h

m3/ms

00-1010-2020-3030-4040-..

QmxQtrQmn

VAZO

ERRO DEINDICAO

BALANO HDRICO / EFICINCIA DE ETA

Balano por fronteiras

SUBMEDIO NA MACROMEDIO?

MEDIO DE VAZO

ETAPROCESSOQAB QAT

QAD

QAC perdas

-10%

0%

10%

20%

30%D500 mm 500 mm

7,2%

54%

24%

10,8%10,7%

12,9%

7,0%5%

d

e

s

v

i

o

Parshall EletromagnticoTurbina de insero Eletromagntico de inseroreferncia +3% (High)-3% (Low ) +4% (HiHi)-4% (LoLo) 10%-10%

SUBMEDIO??

MEDIO DE VAZO

CALIBRAO EM CAMPO DE MACROMEDIDORES NA R Fonte: IPT

-9,6%-7,5%

-13,6%

-22,6%

0%

-3%

3%

-5%

5%

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900

dimetro da tubulao da EP (mm)

7,4%

16,3%

i

n

c

e

r

t

e

z

a

Parshall EletromagnticoTurbina de insero Eletromagntico de insero+3% (High) +5% (HiHi)2% melhor medio

CALIBRAO / INCERTEZA

MEDIO DE VAZO

CALIBRAO EM CAMPO DE MACROMEDIDORES NA R Fonte: IPT

6,0%

3%

5%

2%

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900

dimetro da tubulao da EP (mm)

MEDIDOR

VOLUMTRICO VAZOINSTANTNEA

vrtice trmicofora reavarivel

Coriollis

TIPO DE MEDIDORES

MEDIO DE VAZO

palhetasdiafragma

multirotor

lbulos engrenagens

bocal

velocidade

turbina eletromagntico ultra-snico

diferencialde presso

tubo dePitot

placa deorifcio

resistncialinear

tubomultifuros

pistorotativo

pistorecproco

tubo deVenturi

disconutante

MEDIDOR

VOLUMTRICO VAZOINSTANTNEA

vrtice trmicofora reavarivel

Coriollis

Indstria alimentos,qumica e petroqumicae processos em geral

TIPO DE MEDIDORES

MEDIO DE VAZO

varivel

bocal

velocidade

turbina eletromagntico ultra-snico

diferencialde presso

tubo dePitot

placa deorifcio

resistncialinear

tubomultifuros

tubo deVenturi

Indstria do petrleo e derivados

Indstria da gua e saneamento bsico

A gua est se tornando um fluido caro; Falta de confiabilidade na medio e controle;

Por qu as empresas de saneamento necessitam de um programa de gesto metrolgica?

MELHORIA DA CONFIABILIDADE

MEDIO DE VAZO

Falta de confiabilidade na medio e controle; Aumentar a eficincia e reduo de custos; Vrios medidores instalados em condies inadequadas

(prximo a singularidades); (qual incerteza de medio?) A grande maioria dos medidores no podem ser retirados

das instalaes para serem calibrados;(ou s/ confiabilidade)

Medidores antigos com mais de 30 anos. Muitos no so padronizados; (como atender a legislao?)

Novos mtodos de calibrao e de avaliao de incerteza so

Por qu as empresas de saneamento necessitam de um programa de gesto metrolgica?

MELHORIA DA CONFIABILIDADE

MEDIO DE VAZO

Novos mtodos de calibrao e de avaliao de incerteza so necessrios; (confiabilidade)

Muitas possuem somente uma estimativa de vazo de produo e distribuio, e mudanas nos coeficientes de calibrao no so feitas para no provocar perturbaes no sistema (perdas).

Competividade? Disponibilidade? E o futuro?

METAS Introduzir conceitos de metrologia de fluidos na Cia. para

engenheiros e gerentes Calibrar medidores periodicamente (laboratrio ou campo) Executar balanos de hdricos nos sistemas produtores e de

MELHORIA DA CONFIABILIDADE

MEDIO DE VAZO

Executar balanos de hdricos nos sistemas produtores e de distribuio;

Modernizar a metodologia para calibrao de grandes medidores em campo.

Metrologia uma ferramenta de gesto da confiabilidade

Gerar confiabilidade dos dados declarados e nas aes de combate s perdas.

SISTEMA DE PITOMETRIA PARA MEDIO DE VAZO DE GUA

(Cole 1896)

MEDIO DE VAZO

CALIBRAO (AFERIO?)

JURSSICO??

SISTEMA DIGITAL DE CALIBRAO EM CAMPO DE

GRANDES MEDIDORES DE VAZO DE GUA

MEDIO DE VAZO

CALIBRAO (AFERIO?)

Secundrio domedidor em

teste

Bateria

H

-

Transdutorde presso

D1 -

+

+ -

-

ConvesorAnalgico/

Digital

A/D

+

-

+

H

-

Transdutorde presso

D2 -

+

Notebook

A

B

D

C

F

E

G

H

I

JL

M

2

5

0

2

5

N

OP

S

"shunt" detelemetria Hart

modem

T

u

b

o

d

e

P

i

t

o

t

C

o

l

e

y

Pmax= 500 mmH2OVmax=1,9 m/s

Pmax= 5000 mmH2OVmax=8,6 m/s

H

L

H

L

+- Q

R

SISTEMA DIGITAL DE CALIBRAO EM CAMPO DE

GRANDES MEDIDORES DE VAZO DE GUA

EP DN 2100mm

MEDIO DE VAZO

CALIBRAO (AFERIO?)

EP DN 2100mmQ = 9 m/s

MEDIO DE VAZO

CALIBRAO (AFERIO?)

Calibrar um medidor de vazo tambm :olhar o escoamento por dentro.

aplicao desvio admissvel (*) incerteza expandida de

medio transferncia de custdia 2% 3%

transferncia interna 3% 4% controle operacional 5% 5%

MEDIO DE VAZO

CALIBRAO / RESULTADO

REAVALIAO periodicidade (6 meses, 1 ano, 2 anos, etc)? carta de controle metrolgico (histria) para cada estao de medio

Aes corretivas

CONCEITO ATUAL

SISTEMA DE MEDIO DE GUA

PROJETO, OPERAO E CERTIFICAO

CERTIFICAO DO SISTEMA DE MEDIO DE VAZO

Anlise do projetoInspeo

de fornecimento

Inspeo de

operao

Estimativa da incerteza de

medio

Certificao do sistema de medio

Calibrao peridica

Avaliao preliminar da incerteza

Especificao

Dimensionamento

Normas Certificao de conformidade

Medio

Normas

Configurao

Instalao

Calibrao

Incerteza em operao

Modelo matemtico

Fontes de incerteza

Documentao

MEDIDORMEDIDORINSTRUMENTAO

SOFTWAREINSTALAO

FLUIDO

MEDIO DE VAZO

SOLUO DA MEDIO: GESTO

PROCEDIMENTOS

SOFTWAREINSTALAO

RECURSOS HUMANOSFATORES AMBIENTAIS

OUTROS

FIM

Nilson Massami Tairanmtaira@ipt.br

IPT Instituto de Pesquisas TecnolgicasCentro de Metrologia de Fluidos

Av. Prof. Almeida Prado, 532 Cidade Universitria05508 901 So Paulo SP

OBRIGADO