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DESAFIOS DA MACROMEDIO PARA GARANTIR A CONFIABILIDADE DOS NDICES
DE PERDAS
Nilson Massami [email protected] 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 [email protected]
IPT Instituto de Pesquisas TecnolgicasCentro de Metrologia de Fluidos
Av. Prof. Almeida Prado, 532 Cidade Universitria05508 901 So Paulo SP
OBRIGADO