MEDIÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA E INCERTEZAS ASSOCIADAS

Conforme discutido no início deste capítulo o controle, associado à medição do consumo, configura-se como uma importante forma de proporcionar ao usuário a consciência sobre o consumo praticado e a necessidade da adoção de padrões mais racionais.

A medição do volume de água consumido numa edificação representa um ponto delicado na relação entre a concessionária de água e os usuários do sistema, pois determina quanto estes pagarão pelo serviço prestado. Assim a medição de água deve ser feita de forma correta, permitindo aos Serviços de Abastecimento garantir que não ocorra submedição e contabilizar eventuais perdas, e aos usuários garantir que não ocorra a sobremedição do seu consumo, e que este pague apenas pelo volume efetivamente consumido.

Quando se trata de medição, geralmente, duas parcelas devem ser avaliadas para obtenção da incerteza associada ao resultado do que é medido. São elas a incerteza do Tipo A, calculada a partir da distribuição estatística dos valores provenientes de séries de medições e que podem ser caracterizadas por desvios-padrão e a do Tipo B, proveniente de outras fontes como erros sistemáticos, escala de leitura do equipamento, condições de leitura e instalação que estão associados ao instrumento ou ainda, incertezas agregadas ao procedimento e por isso estimadas pela experiência do operador, por dados de calibração ou especificação fornecidos pelo fabricante, dentre outros (VIM, 2009).

O volume de água consumido pelos usuários é medido por aparelhos denominados hidrômetros. Os tipos mais comuns utilizados pelas concessionárias brasileiras são os velocimétricos devido ao baixo custo e simplicidade de manutenção (PEREIRA e ILHA, 2008). Nestes, a água passa através de um ou vários orifícios e se introduz numa câmera de medição, perpendicularmente ou tangencialmente às palhetas de uma turbina, girando-a. Quanto maior a vazão, maior a velocidade de ataque às palhetas. Assim, o número de voltas da turbina é proporcional à velocidade de escoamento da água (NIELSEN et al., 2003; PEREIRA e ILHA, 2008). Dentre as principais desvantagens destes modelos têm-se a necessidade de um posicionamento perfeito (nivelado na horizontal e no prumo), a necessidade de trechos retos antes e depois do equipamento e o risco de submedição e sobremedição (MELLO, 2000).

Uma definição necessária na avaliação do funcionamento de hidrômetros é a curva de erros (Figura 4), que consiste na representação gráfica dos erros de indicação em função das vazões, no qual o eixo das abscissas representa as vazões e o eixo das ordenadas o erro relativo percentual correspondente (INMETRO, 2000).

O dimensionamento e avaliação do funcionamento de hidrômetros baseiam-se em suas vazões características. São elas (INMETRO, 2000): Vazão máxima (Qmax) - maior vazão, expressa em m³/h, na qual o hidrômetro é exigido a funcionar por um curto período de tempo, dentro dos seus erros máximos admissíveis, mantendo seu desempenho metrológico quando posteriormente for empregado dentro de suas condições de uso; Vazão nominal (Qn) - maior vazão nas condições de utilização, expressa em m³/h, nas quais o medidor é exigido para funcionar de maneira satisfatória dentro dos erros máximos admissíveis; Vazão de transição (Qt) - vazão, em escoamento uniforme, que define a separação dos campos de medição inferior e superior, da curva de erros de um hidrômetro; Vazão mínima (Qmin) - menor vazão, na qual o hidrômetro fornece indicações que não possui erros superiores aos erros máximos admissíveis.

No Brasil os hidrômetros estão submetidos à homologação de modelos, testes e verificações regulamentadas pela portaria nº 246 de 17 de outubro de 2000 e respectivo Regulamento Técnico Metrológico, do Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial - INMETRO, que estabelece condições a serem satisfeitas por medidores com vazão nominal entre 0,6m³/h e 15m³/h

Figura 4. Curva de erros de um hidrômetro.

Fonte: ABNT, 1997 apud Pereira e Ilha, 2008

As características técnicas, metrológicas e os métodos de ensaio para medidores velocimétricos de água fria são estabelecidos também pelas normas ABNT-NBR NM 212:2002, para hidrômetros de vazão nominal até 15m³/h, e ABNT-NBR 14005:1997, para medidores com vazão nominal superior a 15m³/h, correlatas às normas ISO 4064. Entre outras coisas, estas determinam os erros máximos admissíveis (Quadro 5) na medição do volume, quando este passa pelo equipamento, segundo suas vazões características.

Quadro 5. Erros máximos admissíveis na indicação do volume escoado em hidrômetros

Fonte: INMETRO 246/ 2000; ABNT-NBR NM 212

VAZÕES DE ENSAIO (m3/h) ERROS MÁXIMOS ADMISSÍVEIS (%)

Entre Qmin inclusive e Qt exclusive r 5

Entre Qt inclusive e Qmax exclusive r 2

Qmin: menor vazão, na qual o hidrômetro fornece indicações que não possui erros superiores aos erros máximos admissíveis; Qt: vazão que define a separação dos campos de medição inferior e superior, da curva de erros de um hidrômetro; Qn: maior vazão na quais o medidor é exigido para funcionar de maneira satisfatória dentro dos erros máximos admissíveis; Qmax: maior vazão na qual o hidrômetro é exigido a funcionar por um curto período de tempo, dentro dos seus erros máximos admissíveis, mantendo seu desempenho metrológico quando posteriormente for empregado dentro de suas condições normais de uso.

Antes da instalação do hidrômetro no domicílio e periodicamente, durante a sua vida útil, é necessário realizar a calibração destes equipamentos, que consiste em verificar os erros de indicação do hidrômetro nas suas vazões características, visando garantir que estes não operem apresentando em suas medições erros superiores ao máximo admissível.

Durante a instalação e operação muitos fatores podem influenciar na incerteza associada à medição de volume com a utilização de hidrômetros, a saber:

TIPO DE LEITURA

O procedimento atualmente mais utilizado é a leitura visual direta dos medidores de água com digitação em microcomputador portátil e emissão imediata da conta de água, que no ato são entregues aos usuários. A emissão e entrega imediata da conta é vantajosa e econômica no caso de pequenos e médios consumidores (NIELSEN et al., 2003).

Existem situações que dificultam ou mesmo que impossibilitam a leitura visual, são eles: medidores instalados em locais de difícil acesso; medidores instalados em locais protegidos por barreiras como muros, cachorros o que dificulta o acesso do leiturista; deterioração do visor do medidor como arranhões, embaçamento, entre outros; e erros associados ao próprio leiturista que pode ler e registrar incorretamente os dados.

MANUTENÇÃO PREDITIVA E TROCA DE MEDIDORES

O envelhecimento de um medidor (por idade, volume registrado, agressividade do fluido etc.) se manifesta pelo progressivo aumento da vazão de início de funcionamento e um deslocamento progressivo da sua curva característica de erros. Geralmente a idade de substituição de um medidor diminui à medida que aumenta o consumo mensal do usuário (NIELSEN et al., 2003).

Assim, Nielsen e colaboradores (2003) recomendam que o equipamento seja substituído no ano seguinte àquele onde o custo de vida é mínimo. Para isso é necessário avaliar a curva do custo de vida do hidrômetro que é calculado a partir da equação 1.

Onde: CCV=Custo do ciclo de vida; Ci=Custo inicial do medidor e acessórios;

Cinst=Custo da instalação e da autorização de uso; Cman= Custo da manutenção do medidor e;

Cio= Custo da ineficiência operacional, associado à submedição e consequente perdas de

faturamento.

VERIFICAÇÃO PERIÓDICA DO ERRO DE INDICAÇÃO

O INMETRO (2000) estabelece que as verificações periódicas dos hidrômetros em serviço seja realizada em intervalos não superiores a cinco anos, quando solicitado pelo usuário ou quando autoridades competentes julgarem necessário. O equipamento será dado como aprovado desde que seus erros máximos admissíveis não ultrapassarem a ±10% entre Qmin, inclusive e Qt, exclusive, e ±5% entre Qt, inclusive e Qmax, inclusive.

TIPO DE ABASTECIMENTO

Estudos realizados pela SANEPAR (NIELSEN et al., 2003) mostraram que em condições de abastecimento indireto, ou seja, com a adoção de reservatórios na edificação, os medidores de água trabalham em média de 9 a 18 horas por dia com baixas vazões, o que pode implicar em submedição. Porém quando o abastecimento é direto, os medidores são solicitados de forma diferente. Nestas condições o hidrômetro trabalha poucas horas por dia e em altas vazões.

Pereira e Ilha (2008) afirmam que no Brasil é comum o abastecimento indireto e a utilização de válvulas de boia convencionais o que leva à ocorrência de baixas vazões, fazendo com que cerca de 8% a 23% do volume de água potável produzido seja perdido devido à submedição.

CONDIÇÕES DE INSTALAÇÃO DO HIDRÔMETRO

A portaria 246/2000 do INMETRO (2000) determina que o hidrômetro deve ser protegido do risco de ser danificado por intempéries, choques ou vibrações induzidas e instalado em conformidade com a posição, horizontal ou vertical, para a qual foi projetado e de forma que trabalhe afogado, em condições normais de utilização.

Segundo Mello (2000) o emprego de medidores inclinados é uma prática bastante comum entre as empresas e serviços de água, visando facilitar a leitura.

Pesquisa que acompanhou a operação de medidores velocimétricos similares, instalados com diferentes ângulos de inclinação, durante quatro anos, verificou que os erros no volume medido foram superiores a 11% e a 14%, para os hidrômetros instalados com inclinação de 18º e superiores a 50º, respectivamente (MELLO, 2000). No mercado já estão disponíveis diversos modelos de hidrômetros construídos com a relojoaria inclinada, na busca

por solucionar esta dificuldade, pois a instalação dos hidrômetros, fabricados para uso na horizontal, em outra posição acarreta elevadas perdas devidas à submedição.