Bun venit apometrelor în Secolul 21

     Pic. Pic. Pic. Poate că nu realizaţi, dar acest sunet, probabil, că se aude chiar acum undeva în casa D-voastră.
       Apa este resursa care trebuie să fie gestionată cel mai judicios pe întreaga planetă. Obţinerea unei ape mai curate pentru fiecare poate să fie efectiv o problemă de viaţă şi de moarte, care este scumpă şi dificil de furnizat acolo unde este nevoie. De fapt, conectarea oamenilor la apă curată este una dintre marile provocări ale secolului 21.

       Cu aşa o miză importantă, companiile de utilităţi au oportunitatea de a îmbunătăţi lumea prin implementarea de tehnologii de măsurare precisă şi sigură a debi­tului de apă. Acestea trebuie să înţeleagă şi să monitorizeze modul în care apa este consumată, astfel încât să poată să estimeze necesităţile de apă. Apometrele de astăzi nu ajută prea mult la identificarea risipei. Datorită rarităţii tot mai mari a resurselor de apă, cu toţii trebuie să ştim unde se duce fiecare picătură de apă curată. Pe scurt, ne trebuie o reţea de apometre inteligente prezente peste tot.
       În prezent, tehnologia de măsurare inteligentă a consumului de apă s-a concentrat pe reţele de comunicaţii, prezentând datele către companiile de utilităţi de apă. În acelaşi timp, precizia acestor apometre a fost suspect de ridicată. De fapt, până nu demult, tehnologia de măsurare sigură a debitului de apă bazată pe soluţii compacte nu a putut trece de la aplicaţiile de nişă pentru pieţele de precizie super-ridicată la aplicaţiile de masă.
       Prin urmare, măsurarea debitului de apă astăzi este o afacere imprecisă şi scumpă, nici pe departe gata pentru ca să ofere avantaje pentru managementul apei, nici pe departe ca omenirea să înceapă să înţeleagă cu adevărat, unde se duce apa noastră curată. Din fericire, acest lucru este pe cale să se schimbe. Există acum o nouă tehnologie a apometrelor compacte cu ultrasunete, care este mult mai precisă şi mult mai sigură decât apometrele tradiţionale mecanice.

       Nu ignoraţi picătura de apă, pe care aţi auzit-o acum câteva minute. Gândiţi-vă, în schimb, la daunele asupra fundaţiei şi la mucegaiul care probabil vă invadează casa chiar acum. Apometrul vostru, în acest timp, ignoră cu siguranţă această scurgere.
       Aşa cum standardele curente ale apometrelor nu s-au schimbat de mai bine de 3 decenii, acestea permit o cantitate substanţială de pierderi în sistem. Apometrelor nu li se cere să măsoare sub o pierdere de aproximativ 1363 litri pe zi, deoarece aceasta este limitarea apometrelor meca­nice de astăzi. Este de asemenea dificil de garantat precizia acestor apometre pe o perioadă de timp. Imaginaţi-vă pentru un moment, ce însemnă 1363 litri pe zi. Cu această ,,scurgere” aţi putea umple o piscină de 75700 litri în mai puţin de 2 luni. Aţi putea oferi apă de băut pentru 400-700 oameni pe zi. Aţi putea trage apa la toaletă de 60 de ori pe zi sau aţi putea asigura 4 duşuri de câte 10 minute pe zi.
        Este această teamă doar subiect de scandal? Nu. Risipa apei curate prin scurgeri este reală. Estimări bazate pe cercetări atente arată, că în ţările în curs de dezvoltare, aproape o jumătate din apa din sistem este pierdută prin neetanşeităţi, prin furt şi management defectuos sau este contaminată. Pe plan mondial, un procent semnificativ de apă curată este pierdută înainte de a ajunge la destinaţie.
        Ce tragedie! Cum să ne gândim la căi mai eficiente de livrare a apei curate, dacă nu ştim unde se duce atâta apă? Cum putem să luăm decizii inteligente despre apă, când nu putem determina cu precizie, dacă o clădire pierde prin neetanşeităţi volumul de apă al unei piscine? De ce suntem în această situaţie?

       Nu este nicio conspiraţie. Măsurarea debitului de apă este dificilă. Cea mai evidentă cale de măsurare a debitului de apă este tocmai aceea, care a fost folosită de zeci de ani – cu un dispozitiv mecanic. O turbină aflată în interiorul dispozitivului de măsurare se roteşte proporţional cu cantitatea de apă ce trece, determinând în acest fel debitul de apă. Această abordare permite companiilor de utilităţi să factureze clienţii individuali pentru o va­loare aproximativă a cantităţii de apă utilizate. Această metodă este imperfectă. În consecinţă, imprecizia dispozitivului de măsurare mecanic limitează posibilităţile noastre de a determina precis, unde dispare apa irosită.
       Apometrele mecanice tradiţionale larg utilizate astăzi suferă de două defecte majore. Primul este fizică pură. Pentru a pune în mişcare rotorul este nevoie de o cantitate minimă de debit prin dispo­zitiv. Rotorul are o rezistenţă ce trebuie depăşită pentru a asigura rotaţia. Aceasta este forţa conducătoare din spatele standardelor apometrelor de astăzi, ce limitează efectiv precizia la un sfert de galon pe minut (aproximativ 1 litru/min).
       Al doilea defect major pentru măsurarea mecanică îl reprezintă contaminarea. Imaginaţi-vă filtrele de la chiuveta din bucătărie sau de la cada de baie. În afară de momentul instalării, l-aţi mai văzut vreodată complet curat? Este foarte probabil că se acumulează depuneri. Acum imaginaţi-vă problema la nivelul apometrelor cu rotor mechanic, care sunt, în general, testate pentru o precizie de 1% pe domeniul de debit aşteptat. Depunerile mine­rale şi alte elemente corozive din apă influenţează rapid precizia oricărui apometru mecanic.

       De fapt, studii recente asupra apometrelor mecanice au arătat că mai mult de 89% dintre diferitele tipuri de apometre erau imprecise. Apometrele mecanice se decalibrează în mai puţin de doi ani. Atunci când funcţionează prost, în mod uzual ele merg mai ,,încet”, însemnând că prestatorul de utilităţi nu va şti exact, unde se consumă apa. De-a lungul timpului, companiile de utilităţi au acceptat, că o cantitate de apă se va trece la pierderi, care nu sunt facturate.

       Dacă apometrele mecanice au asemenea imperfecţiuni, ce soluţii alternative există? În mod cert, o soluţie compactă va rezolva problemele contaminării. Există două soluţii compacte tipice utilizate astăzi în măsurarea debitelor de apă.
       Prima soluţie compactă este magnetică. Ca principiu, un câmp magnetic este generat şi detectat printr-un lichid conductiv; câmpul detectat va fi proporţional cu debitul de lichid. În practică, debit­metrele magnetice pot fi foarte precise, dar necesită convertoare A/D de înaltă precizie pentru rezoluţia măsurării, solicitând un consum energetic ridicat şi costuri generale ridicate. În vreme ce această rezoluţie poate fi practică pentru contoarele de distribuţie apă sau contoare de referinţă, ea nu este practică pentru apometrele rezidenţiale sau debitmetrele omniprezente.
       A doua soluţie compactă utilizează pulsuri ultraso­nice pentru a măsura debitul de apă. Principiul ge­neral este că două elemente piezoceramice într-o conductă de apă vor trimite şi recepţiona pulsuri ultrasonice prin apă. Apa care curge prin dispozitiv va îmbunătăţi sau diminua viteza pulsurilor ultrasonice. Senzorii de pe fiecare parte vor citi apoi şi analiza pulsurile pentru a determina faza delta a semnalului analogic recepţionat, iar cu ajutorul acesteia se calculează debitul de apă. Tehnicile convenţionale de a gestiona măsurarea pulsurilor sunt scumpe şi consumatoare energetic, deoarece procesoarele DSP şi convertoarele A/D de mare viteză şi înaltă precizie recepţionează pulsurile ultrasonice, corelează şi determină debitul de apă. Din nou, costurile şi consumul energetic fac din acest mecanism unul neacceptabil pentru măsurarea debitului de apă.
        Dat fiind această situaţie, se mai miră cineva că marea majoritate a apometrelor rezidenţiale sunt mecanice? Mai mult, nu este de mirare de ce nu vedem debitmetre peste tot pe reţea. Nu vom vedea dispozitive de măsurare a debitului pe electrocasnice, precum încălzitoare de apă, sisteme de stropire, duşuri, rezervoare de gaz natural sau propan etc. până când măsurarea debitului va deveni mai economică energetic şi mai ieftină.

       Cu siguranţă, avem nevoie de o tehnologie compactă, economică şi eficientă energetic, care să poată măsura cu precizie debitele de lichid.

       Sistemul pe cip (SoC) pentru măsurarea debitului MAX35101 rezolvă problemele legate de energie şi cost ale debitmetrelor compacte şi va ajuta ca măsurarea cu înaltă precizie a debitului să poată deveni mai uşoară. Acest sistem integrează un circuit de măsurare TDC, condiţionare de semnal analogic şi micro-DSP-ul şi logica necesare pentru a oferi o măsurare extrem de precisă. Se rezolvă toate problemele, care ne împiedicau să urmărim apa irosită.

       Aşadar, avantajele tangibile ale acestei tehnologii sunt îmbunătăţirea preciziei, longevităţii, costulului de proprietate, reducerea consumului energetic etc.

       Cu siguranţă, că orişicine ar vrea să ştie câtă apă fierbinte consumă la un duş, împreună cu o maşină de spălat vase sau cu o maşină de spălat rufe, ar vrea să detecteze scurgeri sau debite excesive în sistemul de stropire din grădină, cât timp a curs apă fără rost, irosindu-se şi omorând plante, până să vădă şi să repare sistemul?
       Soluţia pentru a răspunde acestor provocări este debitmetrul pe cip MAX35101, care este gata să se opună irosirii apei prin scurgeri de nivel redus şi să îmbunătăţească gestionarea sistemului de alimentare cu apă. Acesta are consumul energetic redus şi longevitatea necesare pentru a fi implementat economic. Este mic şi integrabil în factori de formă modeşti şi este suficient de precis pentru a detecta debite mici. Apometrele se pot alătura acum celor mai avansate tehnologii.
       Astfel, că putem să ne imaginăm în mod realist aceste debitmetre omniprezente în viitorul apropiat. Bine aţi venit în secolul 21!

Sursă: Kris Ardis ( www.maximintegrated.com)