Măsurarea apei - Water metering

Un contor de apă rezidențial tipic

Măsurarea apei este practica măsurării utilizării apei . Contoarele de apă măsoară volumul de apă utilizat de unitățile de construcții rezidențiale și comerciale care sunt alimentate cu apă de un sistem public de alimentare cu apă . Ele sunt, de asemenea, utilizate pentru a determina fluxul printr-o anumită porțiune a sistemului.

În majoritatea lumii, contoarele de apă sunt calibrate în metri cubi (m 3 ) sau litri, dar în Statele Unite și în alte țări contoare de apă sunt calibrate în picioare cubice (ft. 3 ) sau galoane americane pe un registru mecanic sau electronic. Contoarele moderne pot afișa de obicei viteza de debit în plus față de volumul total.

Mai multe tipuri de apometre sunt utilizate în mod obișnuit și pot fi caracterizate prin metoda de măsurare a debitului, tipul de utilizator final, debitele necesare și cerințele de precizie.

În America de Nord, standardele pentru fabricarea apometrelor sunt stabilite de către American Water Works Association . În afara Americii de Nord, majoritatea țărilor folosesc standardele ISO .

Tipuri de dispozitive de măsurare

Există două abordări comune pentru măsurarea fluxului , deplasarea și viteza , fiecare folosind o varietate de tehnologii. Proiectele obișnuite de deplasare includ piston oscilant și contoare de disc de nutare. Proiectele bazate pe viteză includ contoare cu un singur și mai multe jeturi și contoare cu turbină.

Există, de asemenea, modele nemecanice, de exemplu, contoare electromagnetice și cu ultrasunete și contoare concepute pentru utilizări speciale. Majoritatea contoarelor dintr-un sistem tipic de distribuție a apei sunt proiectate pentru a măsura numai apa potabilă rece . Contoarele de apă caldă de specialitate sunt proiectate cu materiale care pot rezista la temperaturi mai ridicate. Contoarele pentru apa recuperată au huse speciale de registru de lavandă pentru a indica faptul că apa nu trebuie folosită pentru băut.

În plus, există contoare electromecanice, cum ar fi contoare de apă preplătite și contoare automate de citire. Acesta din urmă integrează o componentă electronică de măsurare și un LCD cu un contor mecanic de apă. Contoarele de apă mecanice utilizează în mod normal un comutator reed, un hol sau un registru de codificare fotoelectric ca ieșire de semnal. După procesarea de către unitatea de microcontroler (MCU) din modulul electronic, datele sunt transmise către LCD sau sunt transmise către un sistem de gestionare a informațiilor.

Contoarele de apă sunt în general deținute, citite și întreținute de un furnizor public de apă, cum ar fi un oraș, o asociație de apă rurală sau o companie privată de apă . În unele cazuri, proprietarul unui parc de locuințe mobile, al unui complex de apartamente sau al unei clădiri comerciale poate fi facturat de un utilitar pe baza citirii unui contor, cu costurile împărțite locatarilor pe baza unui fel de cheie (dimensiunea apartamentului, numărul de locuitori sau urmărind separat consumul de apă al fiecărei unități în ceea ce se numește submetering ).

Contoare de apă cu deplasare

Contor de apă în Belo Horizonte .

Contoarele de deplasare sunt denumite în mod obișnuit contoare de deplasare pozitivă sau "PD". Două tipuri obișnuite sunt contoare de piston oscilante și contoare de disc de nutare . Oricare dintre metode se bazează pe apă pentru a deplasa fizic elementul de măsurare în mișcare în proporție directă cu cantitatea de apă care trece prin contor. Pistonul sau discul deplasează un magnet care acționează registrul.

Contoarele PD sunt, în general, foarte precise la debitele mici până la moderate, tipice pentru utilizatorii rezidențiali și pentru utilizatorii comerciali mici și de obicei variază ca mărime de la 5/8 "la 2". Deoarece contoarele de deplasare necesită ca toată apa să curgă prin contor pentru a „împinge” elementul de măsurare, în general acestea nu sunt practice în aplicații comerciale mari care necesită debituri ridicate sau pierderi de presiune reduse. Contoarele PD au în mod normal un filtru încorporat pentru a proteja elementul de măsurare de roci sau alte resturi care ar putea opri sau rupe elementul de măsurare. Contoarele PD au în mod normal corpuri din bronz, alamă sau plastic cu camere de măsurare interne din plastic turnat și oțel inoxidabil.

Apometre de viteză

Un contor de viteză al apei.
Structura internă a unui contor de viteză.

Un contor de tip viteză măsoară viteza de curgere printr-un contor de capacitate internă cunoscută. Viteza debitului poate fi apoi convertită într-un volum de debit pentru a determina utilizarea. Există mai multe tipuri de contoare care măsoară viteza de curgere a apei, inclusiv contoare cu jet (cu un singur jet și cu jet multiplu), contoare cu turbină, contoare cu elice și contoare magnetice. Majoritatea contoarelor bazate pe viteză au o paletă de reglare pentru calibrarea contorului la precizia necesară.

Contoare multi-jet

Contoarele cu jet multiplu sunt foarte precise în dimensiuni mici și sunt utilizate în mod obișnuit în dimensiuni ⅝ "până la 2" pentru utilizatorii rezidențiali și pentru utilizatorii comerciali mici. Contoarele cu jet multiple utilizează mai multe porturi care înconjoară o cameră internă pentru a crea multiple jeturi de apă împotriva unui rotor , a cărui viteză de rotație depinde de viteza de curgere a apei. Multi-jeturile sunt foarte precise la debituri mici, dar nu există contoare de dimensiuni mari, deoarece nu au calea de curgere directă necesară pentru debitele mari utilizate în diametre mari ale țevilor. Contoarele multi-jet au în general un element de strecurare intern care poate proteja orificiile jetului de a se înfunda. Contoarele cu jet multiplu au în mod normal corpuri din aliaj de bronz sau carcase exterioare, cu piese de măsurare interne realizate din termoplastice moderne și oțel inoxidabil.

Contoare de turbină

Turometrele sunt mai puțin precise decât deplasările și jetometrele la debite mici, dar elementul de măsurare nu ocupă sau restricționează sever întreaga cale de curgere. Direcția de curgere este în general dreaptă prin contor, permițând rate de curgere mai mari și pierderi de presiune mai mici decât contoarele de tip deplasare. Sunt contorul de alegere pentru utilizatorii comerciali mari, protecția împotriva incendiilor și ca contoare principale pentru sistemul de distribuție a apei. Filtrele trebuie, în general, să fie instalate în fața contorului pentru a proteja elementul de măsurare de pietriș sau alte resturi care ar putea pătrunde în sistemul de distribuție a apei. Contoarele de turbină sunt disponibile în general pentru conducte de dimensiuni de 1 ½ "până la 12" sau mai mari. Corpurile contoarelor de turbină sunt realizate în mod obișnuit din bronz, fontă sau fontă ductilă . Elementele interne ale turbinei pot fi din plastic sau aliaje metalice necorozive. Sunt exacte în condiții normale de lucru, dar sunt foarte afectate de profilul de curgere și de condițiile de fluid.

  • Contoarele de incendiu sunt un tip specializat de contoare de turbină care îndeplinesc cerințele debitului ridicat pentru protecția împotriva incendiilor. Acestea sunt adesea aprobate de Underwriters Laboratories (UL) sau Factory Mutual (FM) pentru utilizare în protecția împotriva incendiilor.
  • Contoarele de hidranți de incendiu sunt un tip specializat de contoare de turbină portabile atașate unui hidrant de incendiu pentru a măsura apa care curge din hidrant. Contoarele sunt fabricate în mod normal din aluminiu pentru a-și menține greutatea redusă și de obicei au o capacitate de 3 ". Utilitățile le necesită adesea pentru măsurarea apei utilizate pe șantierele de construcții, pentru umplerea bazinului sau în cazul în care nu a fost încă instalat un contor permanent.

Contoare compuse

Un contor compus este utilizat acolo unde sunt necesare debituri ridicate, dar unde uneori există și debituri mai mici care trebuie măsurate cu precizie. Contoarele compuse au două elemente de măsurare și o supapă de reținere pentru a regla debitul între ele. La debite mari, apa este în mod normal deviată în principal sau complet către elementul cu debit mare. Elementul cu debit mare este de obicei un contor de turbină. Când debitele scad în locul în care elementul cu debit mare nu poate măsura cu precizie, o supapă de reținere se închide pentru a redirecționa apa către un element mai mic care poate măsura cu debitul mai mic cu precizie. Elementul cu debit scăzut este de obicei un contor multi-jet sau PD. Prin adăugarea valorilor înregistrate de elementele înalte și joase, utilitatea are o evidență a consumului total de apă care curge prin contor.

Contoare electromagnetice

Debitmetru electromagnetic

Contoarele magnetice de debit , denumite în mod obișnuit ca "contoare magnetice", sunt tehnic un contor de apă de tip viteză, cu excepția faptului că utilizează proprietăți electromagnetice pentru a determina viteza de curgere a apei, mai degrabă decât mijloacele mecanice utilizate de jetometre și turbine. Magometrele folosesc principiul fizic al legii de inducție a lui Faraday pentru măsurare și necesită electricitate de curent alternativ sau continuu de la o linie de alimentare sau baterie pentru a acționa electromagnetii . Deoarece magometrele nu au element de măsurare mecanic, ele au în mod normal avantajul de a putea măsura debitul în ambele direcții și de a utiliza electronice pentru măsurarea și totalizarea debitului. Magometrele pot fi, de asemenea, utile pentru măsurarea apei brute (netratate / nefiltrate) și a apelor reziduale, deoarece nu există niciun element de măsurare mecanic care să fie înfundat sau deteriorat de resturile care curg prin contor. Filtrele nu sunt necesare cu contoare electrice, deoarece nu există niciun element de măsurare în fluxul de debit care să poată fi deteriorat. Deoarece energia electrică rătăcită care curge prin tubul de curgere poate provoca citiri inexacte, majoritatea contoarelor magnetice sunt instalate fie cu inele de împământare, fie cu electrozi de împământare pentru a devia electricitatea rătăcită de la electrozii utilizați pentru a măsura fluxul în interiorul tubului de curgere.

Contoare cu ultrasunete

Apometrele cu ultrasunete utilizează unul sau mai multe traductoare cu ultrasunete pentru a trimite unde sonore ultrasonice prin fluid pentru a determina viteza apei. Deoarece aria secțiunii transversale a corpului contorului este o valoare fixă ​​și cunoscută, atunci când viteza apei este detectată, volumul de apă care trece prin contor poate fi calculat cu o precizie foarte mare. Datorită modificărilor densității apei cu temperatura, majoritatea apometrelor cu ultrasunete măsoară, de asemenea, temperatura apei ca o componentă a calculului volumului.

Există 2 tehnologii primare de măsurare cu ultrasunete utilizate în contorizarea apei:

  • Contoare cu efect Doppler care utilizează efectul Doppler pentru a determina viteza apei care trece prin contor.
  • Contoare de timp de tranzit care măsoară timpul necesar pentru trecerea semnalului ultrasonic între 2 sau mai multe puncte fixe din interiorul contorului.

Contoarele cu ultrasunete pot fi fie de curgere, fie „clamp-on”. Proiectele de curgere sunt cele în care apa trece direct prin contor și se găsesc de obicei în aplicații rezidențiale sau comerciale. Modelele cu fixare sunt utilizate în general pentru diametre mai mari în care senzorii sunt montați la exteriorul conductelor etc.

Apometrele cu ultrasunete sunt de obicei foarte precise, cu contoare rezidențiale capabile să măsoare până la 0,01 galoane sau 0,001 picioare cubice. În plus, au intervale largi de măsurare a debitului, necesită întreținere redusă și au o durată de viață lungă, din cauza lipsei de uzură a componentelor mecanice interne. În timp ce sunt relativ noi pentru piața americană de apă, contoarele cu ultrasunete au fost utilizate în aplicații comerciale de mulți ani și sunt acceptate pe scară largă datorită avantajelor lor față de proiectele mecanice tradiționale.

Contoare de apă preplătite

Contoarele pot fi preplătite sau postplătite, în funcție de metoda de plată. Majoritatea apometrelor de tip mecanic sunt de tip postplătit, la fel și contoarelor electromagnetice și cu ultrasunete. Cu ajutorul contoarelor de apă preplătite, utilizatorul achiziționează și plătește în avans pentru o cantitate dată de apă de la o stație de distribuție automată. Cantitatea de apă creditată este introdusă pe suporturi precum un card de tip IC sau RF. Principala diferență este dacă cardul are nevoie de contact cu partea de procesare a apometrului preplătit. În unele zone, un contor de apă preplătit folosește o tastatură ca interfață pentru introducerea creditului de apă.

Registrele

Un registru tipic al contorului de apă care arată o citire a contorului de 8,3 galoane. Observați că „1” negru de pe contorometru nu s-a răsturnat încă complet, deci se citește doar mâna roșie.
Contoare de apă conectate la dispozitive de citire la distanță prin cabluri cu trei fire

Există mai multe tipuri de registre pe apometre. Un registru standard are în mod normal un cadran similar cu un ceas, cu gradații în jurul perimetrului pentru a indica unitatea de măsurare și cantitatea de apă utilizată, dacă este mai mică decât cea mai mică cifră dintr-un afișaj similar cu roțile contorului de parcare dintr-o mașină, suma lor este volumul total utilizat. Registrele moderne sunt acționate în mod normal printr-un cuplaj magnetic între un magnet din camera de măsurare atașată la elementul de măsurare și un altul atașat la fundul registrului. Angrenajele din registru convertesc mișcarea elementului de măsurare la creșterea corespunzătoare de utilizare pentru afișarea pe mâna de măturat și pe roțile în stilul contorului. Multe registre au, de asemenea, un detector de scurgeri. Acesta este un disc mic sau o mână vizibilă, care este orientată mai aproape de viteza de rotație a magnetului de acționare, astfel încât să poată fi văzute fluxuri foarte mici care ar fi nedetectabile vizual pe mâna de măturare obișnuită.

Cu citirea automată a contorului , producătorii au dezvoltat registre de impulsuri sau codificatoare pentru a produce ieșiri electronice pentru emițătoare radio, dispozitive de stocare a citirii și dispozitive de înregistrare a datelor. Pulsometrele trimit un impuls electronic digital sau analogic către un dispozitiv de înregistrare. Registrele codificatoare au un mijloc electronic care permite unui dispozitiv extern să interogheze registrul pentru a obține fie poziția roților, fie o citire electronică stocată. Transmisiile frecvente de date de consum pot fi utilizate pentru a oferi funcționalitate contorului inteligent .

Există, de asemenea, unele tipuri specializate de registre, cum ar fi contoare cu un LCD în loc de roți mecanice, și registre pentru a transmite date sau impulsuri la o varietate de dispozitive de înregistrare și controler. Pentru aplicații industriale, ieșirea este adesea analogică de 4-20 mA pentru înregistrarea sau controlul diferitelor debituri pe lângă totalizare.

Citirea contorului de apă

Măsurători diferite indică rezoluții diferite ale citirii. O rotație a mâinii de măturat poate fi echivalentă cu 10 galoane sau 1.000 galoane (1 până la 100 ft. 3 , 0,1 până la 10 m 3 ). Dacă o rotație a mâinii reprezintă 10 galoane, contorul are o mătură de 10 galoane. Uneori, ultimul (numerele) afișajului roții nu sunt rotative sau sunt imprimate pe fața cadranului. Numărul (numerele) zero fix (e) este reprezentat (ă) de poziția mâinii rotative. De exemplu, dacă o rotație a mâinii este de 10 galoane, mâna de măturat este pe 7, iar afișajul roții arată 123456 plus un zero fix, utilizarea totală reală ar fi de 1.234.567 galoane.

În Statele Unite, majoritatea utilităților facturează doar la cel mai apropiat 100 sau 1.000 de galoane (10 până la 100 ft. 3 , 1 până la 10 m 3 ) și adesea citesc doar cele 4 sau 5 numere din stânga de pe roțile afișajului. Folosind exemplul de mai sus, ar citi și factura 1.234, rotunjind la 1.234.000 galoane pe baza unei rezoluții de facturare de 1.000 galoane. Cea mai obișnuită rotunjire pentru un anumit contor de dimensiuni este adesea indicată de roți numerice diferit colorate, cele ignorate fiind negre, iar cele utilizate pentru facturare fiind albe.

Prevalenta

Contor de apă în clădire

Măsurarea apei este obișnuită pentru aprovizionarea cu apă potabilă rezidențială și comercială în multe țări, precum și pentru alimentarea industrială cu apă. Cu toate acestea, este mai puțin frecvent în agricultura irigată , care este cel mai mare consumator de apă la nivel mondial. Măsurarea apei este, de asemenea, neobișnuită pentru alimentarea cu apă potabilă prin conducte în zonele rurale și orașele mici, deși există exemple de măsurare cu succes în zonele rurale din țările în curs de dezvoltare, cum ar fi în El Salvador.

Măsurarea apei furnizate de utilități utilizatorilor rezidențiali, comerciali și industriali este obișnuită în majoritatea țărilor dezvoltate, cu excepția Regatului Unit, unde doar 52% dintre utilizatori sunt măsurați. În unele țări în curs de dezvoltare măsurarea este foarte frecventă, cum ar fi în Chile, unde se ridică la 96%, în timp ce în altele rămâne încă scăzută, cum ar fi în Argentina .

Procentul de măsurare a apei rezidențiale în anumite orașe din țările în curs de dezvoltare este după cum urmează:

Aproape două treimi din țările OECD măsoară mai mult de 90% din casele unifamiliale. Câțiva își extind și măsurarea apartamentelor (de exemplu, Franța și Germania).

Beneficii

Avantajele contorizării sunt că:

  • coroborat cu prețurile volumetrice oferă un stimulent pentru conservarea apei,
  • ajută la detectarea scurgerilor de apă în rețeaua de distribuție, oferind astfel o bază pentru reducerea cantității de apă fără venituri ;
  • este o condiție prealabilă pentru direcționarea în cantitate a subvențiilor pentru apă către săraci.

Cheltuieli

Costurile contorizării includ:

  • Costurile investiției pentru achiziționarea, instalarea și înlocuirea contoarelor,
  • Costuri recurente pentru citirea contoarelor și emiterea facturilor în funcție de consum în loc de facturi bazate pe taxe fixe lunare.

În timp ce costul achiziționării contoarelor rezidențiale este redus, costurile totale ale ciclului de viață ale contorizării sunt ridicate. De exemplu, adaptarea apartamentelor în clădiri mari cu contoare pentru fiecare apartament poate implica lucrări majore și, prin urmare, costisitoare.

Probleme

Problemele asociate contorizării apar în special în cazul aprovizionării intermitente, care este comună în multe țări în curs de dezvoltare. Schimbările bruște de presiune pot deteriora contoare în măsura în care mulți contori din orașele din țările în curs de dezvoltare nu sunt funcționale. De asemenea, unele tipuri de contoare devin mai puțin exacte pe măsură ce îmbătrânesc, iar consumul subînregistrat duce la venituri mai mici dacă contoare defecte nu sunt înlocuite în mod regulat. Multe tipuri de contoare înregistrează, de asemenea, debitele de aer, ceea ce poate duce la supraînregistrarea consumului, în special în sistemele cu alimentare intermitentă, atunci când alimentarea cu apă este restabilită și apa de intrare împinge aerul prin contoare. și apa ambele sunt considerate fluide. Există 2 reglementări în care companiile de apă și producătorii de contoare nu respectă și încarcă aer pentru apă. Un sistem de măsurare trebuie să fie echipat cu un eliminator eficient de aer / vapori sau alte mijloace automate pentru a preveni trecerea aerului / vaporilor prin contor. ref. [Manual 44 - 2019 3.30. S.2.1.] Sistemele de măsurare trebuie să încorporeze un dispozitiv de eliminare a gazelor pentru eliminarea corectă a aerului sau a gazelor nedizolvate care pot fi conținute în lichid înainte ca acesta să intre în contor.

Efect asupra consumului

Există dezacord în ceea ce privește efectul contorizării și al tarifării apei asupra consumului de apă. Elasticitatea cererii de apă măsurată variază foarte mult în funcție de condițiile locale. Efectul tarifării volumetrice a apei asupra consumului tinde să fie mai mare dacă factura la apă reprezintă o parte semnificativă din cheltuielile gospodăriei. Există dovezi din Marea Britanie că există o scădere instantanee a consumului de aproximativ 10% la instalarea contoarelor, deși în majoritatea cazurilor consumul nu este măsurat direct înainte de instalarea contorului, astfel încât beneficiile sunt incerte. În timp ce utilizatorii de apă măsurată din Marea Britanie folosesc mai puțin decât utilizatorii nemăsurați, în majoritatea zonelor măsurarea nu este obligatorie, astfel încât clienții măsurați sunt un grup de auto-selecție. Există, de asemenea, îngrijorarea că măsurarea apei ar putea fi regresivă din punct de vedere social, deoarece gospodarii cu venituri mici sunt mai puțin capabili să investească în măsuri de eficiență a apei și pot experimenta sărăcie în apă (definit ca atunci când o gospodărie cheltuie mai mult de 3% din venitul net pentru servicii de apă și canalizare ). În Hamburg , Germania , consumul de apă menajeră pentru apartamentele măsurate (112 litri / capita / zi) a fost cu 18% mai mic decât pentru apartamentele nemăsurate (137 litri / capita / zi) în 1992.

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

  • American Water Works Association Manual of Water Supply Practices Manual M6, Apometers - Selection, Installation, Testing, and Maintenance, ISBN   1-58321-017-2
  • American Water Works Association standarde C700-02: Contoare de apă rece - Tip de deplasare, carcasă principală din bronz
  • American Water Works Association standarde C701-02: Contoare de apă rece - tip turbină
  • American Water Works Association standarde C702-01: Contoare de apă rece - tip compus
  • American Water Works Association standardele C703-96: Contoare de apă rece - Tip de serviciu de pompieri
  • American Water Works Association standarde C707-05: Sisteme de înregistrare la distanță de tip encoder pentru contoare de apă rece
  • American Water Works Association standarde C708-05: Contoare de apă rece tip Multijet

linkuri externe

Contoare manuale de apă http://watflux.in/manual-water-meters/