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El rango dinámico y la precisión en contadores con nuevas tecnologías de medida

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Sobre el blog

Ramon Alberto Lopez Farias
Sales Manager Iberia & Latinoamérica de Kamstrup.

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El Rango Dinámico (R) de un contador de agua se define como el ratio o relación entre el Caudal Permanente (Q3) y el Caudal Mínimo (Q1), esto es: Q3/Q1.

Hay que tener cuidado, pues normalmente un “Rango Dinámico” (DR, por sus siglas en inglés) es el ratio entre el valor máximo y mínimo de una cantidad cambiante, pero en el caso del parámetro R de un contador de agua, esta definición no es completa del todo.

Con Q3 y Q1 no hablamos de máximos y mínimos absolutos; quedan aún tres caudales (Q) a considerar:

  • Qa o caudal de Arranque: equivalente al mínimo absoluto de medición
  • Q2 o caudal de Transición: Igual a 1,6 veces Q1
  • Q4 o caudal de Sobrecarga: Igual a 1,25 veces el Q3

Así que primero hablemos un poco sobre caudales.

El caudal es la cantidad de agua que circula por un conducto por unidad de tiempo. Si abrimos un grifo al máximo, tendremos un caudal alto, en torno a los 700 litros por hora (l/h). En cambio, una pequeña fuga, como puede ser un grifo que gotea debido a una junta dañada, tendrá un caudal muy bajo, de unos 10 a 25 l/h.

Normalmente, cuando se dimensiona una instalación de fontanería, se toma en cuenta el caudal máximo esperado para definir el Caudal Permanente (Q3). Por ejemplo, para una instalación doméstica, el caudal máximo típico sería el que resulta de un par de duchas y dos o tres grifos abiertos al mismo tiempo y esto da un caudal de unos 2.500 l/h. Así, esto correspondería al Caudal Permanente (Q3) cuando seleccionamos un contador de agua para esa instalación. Los Q3 habituales para una vivienda promedio equivalen a 1.600 y 2.500 l/h.


Caudales típicos en una instalación doméstica

Otro concepto importante en los contadores de agua es la precisión. Ésta se define en base al error de medición que es la diferencia entre el volumen medido por el contador y el realmente consumido.

Para contadores domésticos se acepta un ±5% de Error Máximo Permitido (EMP).[1]

Con estos dos conceptos (caudal y precisión), es posible definir la curva de error de un contador, pues la precisión del mismo variará dependiendo del caudal que se mida.

¿Qué pasa entonces con toda la variedad de Rangos Dinámicos (R) que existen para contadores del mismo Caudal Permanente (Q3) y como afecta esto a la precisión del contador?

El tema es que para los contadores mecánicos, el salto de magnitud que existe entre Q1 y Q3 es un tema crítico. Y recordemos que Q1 y Q3 son los caudales que definen al Rango Dinámico (R).

Imaginemos una báscula. Imaginemos que esa báscula puede medir con bastante precisión objetos de unos 2.500 kg. Imaginemos ahora que también nos interesa que esa báscula sea precisa para objetos ligeros, digamos de 25 kg o menos.

Lo más probable es que una báscula basada en un mecanismo mecánico (un muelle, por ejemplo) no pueda darnos la precisión suficiente en ambos extremos. Podrá ser precisa en torno a los 2.500 kg, pero perderá mucha precisión al llegar a las decenas de kg o viceversa.

En los contadores de agua mecánicos pasa lo mismo, y el rango dinámico es precisamente el indicador que nos muestra que caudal mínimo (Q1), comparado con el caudal permanente (Q3), es capaz de medir con una precisión aceptable. Cuanto más alto sea el valor de R, mayor rango de medida aceptable tendrá el contador en cuestión.

Así, un contador con un Q3 de 2.500 l/h y un R100, mantendrá un EMP de ±5% para un caudal mínimo (Q1) de hasta 25 l/h, mientras que uno con R250, nos ofrecerá la misma precisión hasta un Q1 de 10 l/h.


Relación entre Caudal mínimo (Q1) y Rango Dinámico (R) para un instalación doméstica con Caudal Permanente (Q3) de 2.500 l/h

Por tanto, el valor de R es muy importante si se quiere medir adecuadamente instalaciones con consumos habituales en caudales bajos o si se quiere tener un control adecuado de las pérdidas por fugas (recordemos que las fugas suelen estar por debajo de los 25 l/h).

Dependiendo de la tecnología de medida, tendremos contadores con mejor desempeño en determinados rangos de caudal. Los volumétricos suelen ser buenos en caudales bajos y medios, pero sufren mucho al someterse a caudales relativamente altos. Los contadores de chorro suelen ser buenos en caudales medios, pero pierden precisión en los bajos.

Además, por su naturaleza mecánica, los contadores tienen un decaimiento sistemático de su precisión con el paso del tiempo. Por simple fricción, los elementos mecánicos se van desgastando y esto degrada poco a poco tanto la precisión de los equipos (el error de medida en general), como su rango dinámico.

¿Existe alguna alternativa a esta situación? Tanto para la báscula como para la medida de consumo de agua, el “problema” del Rango Dinámico se ve resuelto si en vez de utilizar un principio mecánico, utilizamos una variable electrónica. Estas variables suelen ser lineales en todo el rango de medida, al menos dentro del verdadero Rango Dinámico (DR), que en el caso de un contador de agua iría desde el caudal de arranque (Qa o caudal en el que el equipo comienza a medir, independientemente de la precisión con que lo haga) hasta el Caudal de Sobrecarga Q4.


Comparativa de la curva de error típica entre un contador mecánico y uno estático

Con un contador de tecnología de medida estática, en vez de centrarnos solamente en el Rango Dinámico (R) sería conveniente hacer un análisis más detallado del Caudal de Arranque (Qa), además de la precisión y estabilidad en los otros caudales de referencia. Sabiendo la precisión y estabilidad en estos puntos, aseguraríamos una medición correcta, independientemente del perfil de consumo, del paso del tiempo y del manejo de los equipos.

Las tecnologías de medida estáticas para consumo de agua nos ofrecen muchas ventajas para conseguir una gestión más eficiente del ciclo urbano del agua y un control más robusto del consumo de agua en general. Sin embargo, al tratarse de tecnologías completamente distintas a las mecánicas utilizadas hasta la fecha, nos exigen replantearnos la manera y las reglas que utilizamos para su evaluación y aprovechamiento.

[1] En realidad el Error Máximo Permitido según normativa es de +/-5% para caudales entre Q1 y Q2 y de +/-2% para el rango entre Q2 y Q4. Se utiliza el valor máximo para fines ilustrativos.

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