Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP Departamento de Engenharia de Construção Civil

ISSN 0103-9830

BT/PCC/319

Norberto Rozas Racine Tadeu Araújo Prado

São Paulo – 2002

IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS DE LEITURA AUTOMÁTICA DE MEDIDORES DE INSUMOS

PREDIAIS

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia de Construção Civil Boletim Técnico – Série BT/PCC Diretor: Prof. Dr. Vahan Agopyan Vice-Diretor: Prof. Dr. Ivan Gilberto Sandoval Falleiros Chefe do Departamento: Prof. Dr. Francisco Romeu Landi Suplente do Chefe do Departamento: Prof. Dr. Alex Kenya Abiko Conselho Editorial Prof. Dr. Alex Abiko Prof. Dr. Silvio Melhado Prof. Dr. João da Rocha Lima Jr. Prof. Dr. Orestes Marraccini Gonçalves Prof. Dr. Paulo Helene Prof. Dr. Cheng Liang Yee Coordenador Técnico Prof. Dr. Alex Abiko O Boletim Técnico é uma publicação da Escola Politécnica da USP/ Departamento de Engenharia de Construção Civil, fruto de pesquisas realizadas por docentes e pesquisadores desta Universidade. Este texto faz parte da dissertação de mestrado de título “Implantação de Sistemas de Leitura Automática de Medidores de Insumos Prediais ”, que se encontra à disposição com os autores ou na biblioteca da Engenharia Civil.

FICHA CATALOGRÁFICA

Rozas, Norberto Implantação de sistemas de leitura automática de medidores de insumos prediais / N. Rozas, R.T.A. Prado. – São Paulo : EPUSP, 2002. p. – (Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Departamento de Engenharia de Construção Civil, BT/PCC/319)

1. Telemetria 2. Medidas I. Prado, Racine Tadeu Araújo II. Universidade de São Paulo. Escola Politécnica. Departamento de Engenharia de Construção Civil III. Título IV. Série ISSN 0103-9830 CDU 621.398 53.08

IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS DE LEITURA AUTOMÁTICA DEMEDIDORES DE INSUMOS PREDIAIS

Norberto RozasRacine T.A. Prado

RESUMO

Sistemas baseados em medição automática, conhecidos como Automatic Meter Reading (AMR), têmsido amplamente estudados em vários países. O artigo a seguir mostra conceitos e definições dossistemas AMR e explica os componentes básicos para o funcionamento de um sistema de telemetria.Também são apresentados alguns tipos de sistemas de telemetria conforme o meio físico de transmis-são de dados e conclui-se com os requisitos para a implantação de um sistema desse.

ABSTRACT

Automatic Meter Reading (AMR) systems have been widely studied by researchers all over theworld. This article describes AMR concepts and definitions and explains the basic components for thetelemetry systems functioning. Some examples of telemetry systems are presented according to thetype of communication media. The requirements to develop an AMR system are presented at the endof this article.

1 INTRODUÇÃO

Insumos prediais são todos os elementos necessários para o funcionamento de um edifíciocomo um todo. Incluem-se os gastos com água, energia elétrica, gás (ou óleo) combustível,manutenção de elevadores, produtos de limpeza, dentre outros.

Os insumos prediais refletem a condição de projeto e de manutenção de um edifício. Umedifício bem planejado é um edifício mais eficiente e, portanto, tende a apresentar baixocusto de manutenção. Tal custo de manutenção é representado nas contas mensais decondomínios e nas contais individuais dos demais insumos (energia elétrica e telefone,por exemplo).

Segundo ATICO1, os principais componentes das taxas de condomínio são as despesas compessoal e encargos trabalhistas (52%). A seguir, estão as tarifas públicas, em especial as deágua e energia elétrica (17%).

Por outro lado, COELHO2 verifica que, quando analisados os custos do edifício (excluindo-seo custo de pessoal), a água, o esgoto e a energia elétrica representam mais de 52% do total.Acrescente-se a isso a taxa de administração, proporcional à somatória de custos do edifício.Fica claro o peso destes insumos na conta geral do edifício. Fica claro, também, porque asadministradoras de condomínio não têm interesse em reduzir as despesas condominiais, vistoque recebem sobre os custo do edifícios. Quanto maiores os custos, maiores as taxas deadministração.

Neste artigo, analisaremos os seguintes insumos prediais:• água;• energia elétrica;• gás.

Tais insumos podem ser associados a dois tipos de consumo : consumo individual e consumocoletivo.

a) consumo individual

Refere-se ao consumo de cada unidade do edifício. Uma unidade do edifício é uma parcelacorrespondente a uma fração do condomínio (apartamento, sala comercial, conjunto de salas,etc.).

Portanto o consumo individual não se refere ao consumo “per capta” dos habitantes ou usuários,mas ao consumo de cada unidade do condomínio.

b) consumo coletivo

O consumo coletivo de insumos prediais está relacionado com a utilização destes insumosem áreas comuns a todos os condôminos e visitantes. Como exemplos podemos citar:- água para lavagem das áreas comuns (portarias, garagens, escadas);- água destinada aos jardins;- água para piscinas (quando de uso comum a todos os condôminos);- água utilizada em equipamentos de ar condicionado central;- energia elétrica para iluminação de áreas comuns;- energia elétrica para motores de elevadores e de bombas d’água;- insumos gerais (água, energia e gás) das unidades funcionais (zelador e/ou síndico).

Assim como o consumo, podemos também caracterizar a medição dos insumosconsumidos, dividindo-a em medição individual ou coletiva:

a) medição coletiva

A medição de insumos prediais é coletiva para consumo coletivo ou para consumoindividual em que não seja possível ou viável a medição individual.

Um exemplo típico de medição coletiva de consumo individual é verificado emcondomínios que rateiam a conta de água geral do edifício em partes iguais a cadacondômino. Ainda que o consumo individual de cada condômino seja singular, todospagam a mesma conta, dado que o total de despesas com água é rateado em partesiguais.

O motivo deste tipo de medição e cobrança é a simplicidade nas instalações hidráulicasdo edifício. Uma vez medido o consumo de água geral para todo o edifício, a água édistribuída da forma mais simples, sem a necessidade de medição.

O consumo individual de um determinado insumo (água ou eletricidade) medido de formaglobal é estimado em diferentes formas de rateio:

a1) Partes iguais . Neste tipo de rateio, todos os condôminos pagam exatamente omesmo valor, que é obtido dividindo-se o valor da conta geral do condomínio (enviadapela concessionária) pelo número de unidades condominiais. Esta é a forma mais simplese comum de rateio. Falha ao equiparar todos os consumos das unidades do edifício.

a2) Proporcional à área . Aqui o total da conta do condomínio enviado pela concessionáriaé dividido entre as unidades em partes proporcionais às suas área privativas. Em umcondomínio em que todas as unidades tenham a mesma área, o sistema de rateioequipara-se ao do item anterior. Este tipo de rateio considera que o consumo éproporcional à área do imóvel. Falha neste ponto, pois o consumo de uma unidade nemsempre é proporcional à sua área.

a3) Proporcional ao número de usuários . Esta é uma aproximação grosseira doconsumo real de uma unidade. Aproxima-se mais em edifícios residenciais, mas nãoserve nos demais tipos de edifícios, dado que os equipamentos (hidráulicos e elétricos)variam conforme o tipo de unidade e não a quantidade de usuários. Além disso, ficainviável definir o número de usuários de uma unidade devido à sua inconstância.

b) medição individual (ou medição individualizada)

Este tipo de medição tem sido adotada como forma de resolver a questão do consumoindividual de cada unidade, de forma justa e satisfatória a todos os condôminos.

O sistema de medição individual de insumos em unidades de edifícios consiste nainstalação de um ou mais medidores em cada unidade, de modo que seja possível mediro seu consumo próprio com a finalidade de se emitir contas individuais.2

Dessa forma, o consumo de cada unidade é medido individualmente e apenas o consumodas áreas comuns é rateado entre os condôminos, adotando-se como critério uma dasformas do item anterior ou, ainda, proporcionalmente ao consumo individual.

2 TIPOS DE SISTEMAS

A seguir, uma breve descrição dos diversos tipos de sistemas de medição e osdiversos tipos de sistemas de leitura dos insumos.

Considerando os três tipos de insumos:• água• energia elétrica• gás combustívelpodemos classificar os tipos de sistemas de medição segundo os critérios abaixo:

2.1 Quanto à abrangência:

a) Medição coletivaNormalmente utilizada para a medição de água dos edifícios residenciais. Existeapenas um medidor por edifício ou condomínio e o consumo individual éestimado.

b) Medição individualizadaNormalmente utilizada para a medição de energia elétrica nos edifíciosresidenciais. Cada unidade possui um medidor próprio que registra os valoresde consumo específico.

2.2 Quanto à posição relativa dos medidores em medições individualizadas

a) Medição distribuídaNeste tipo de medição, os medidores distribuem-se ao longo do edifício, deforma a ficarem o mais próximo das unidades de consumo. Ela é encontradaem alguns edifícios para a medição de gás, em que os medidores se localizamnos corredores, hall de elevadores ou qualquer área comum próxima àsunidades. Em alguns casos, já se estuda a possibilidade destes medidoresficarem dentro das unidades consumidoras, desde que possuam dispositivopara leitura concentrada a distância (ver itens 2.3 e 2.4).

b) Medição concentradaEste tipo de medição utiliza as chamadas “baterias de medidores”. Ao contrárioda medição distribuída, a idéia aqui é instalar os medidores próximos uns dosoutros, a fim de facilitar a instalação, manutenção e leitura dos mesmos. Podeser encontrada na maioria das instalações de medidores de energia elétrica eem alguns casos de medidores de gás.

Ainda considerando os insumos de água, energia e gás, podemos classificar os sistemasde leitura segundo os critérios abaixo:

2.3 Quanto à forma de leitura

a) Leitura tradicionalEfetuada através de um leiturista credenciado que lê o valor do consumo nomedidor e o anota em uma planilha. Posteriormente, estes dados são digitadosum a um em um sistema computacional conectado ao sistema de cobrança.

b) Leitura automáticaExistem diversas formas ou níveis de automação na leitura de medidores. Emtodas elas é necessário um medidor diferente do tradicional, em que existaalguma forma de saída de sinal de leitura à distância.

2.4 Quanto à posição relativa dos equipamentos de leitura:Os equipamentos de leitura não são, necessariamente, os mesmos equipamentosde medição, já que o dado de medição pode ser transportado para um equipamentode leitura à distância.

a) Leitura localNeste caso, a leitura é efetuada no próprio equipamento de medição, sejaele tradicional ou automático.

b) Leitura concentradaNeste sistema de leitura, não importa onde estejam os medidores: se concen-trados ou não. A leitura é concentrada em um único local, fazendo-se do uso detelemetria, quando necessário.

3 COMPONENTES DO SISTEMA

Os componentes dos sistemas de medição e leitura de insumos prediais variam confor-me o tipo de medição e conforme o tipo de leitura. A seguir, existe uma descrição devários componentes e suas aplicações em sistemas prediais.

3.1 Elementos de hardware

3.1.1 Medidor

a) Medidores de consumo de água (hidrômetros)

Os medidores de consumo de água (hidrômetros) têm grande escala de aplicação emtodas as áreas, tanto em uso residencial e comercial (em larga escala) como em usoindustrial. Eles são compostos basicamente de5:• Câmara hidráulica, formada pela carcaça do aparelho, em material usinado e

resistente a pressões da rede hidráulica e às condições de campo. É nesta câmaraque o fluxo d’água aciona a turbina (unijato, multijato ou Woltmann);

• Relojoaria ou circuito eletrônico, responsável pela totalização da vazão (geralmente emm³). No caso de hidrômetros com relojoaria mecânica, existe apenas a possibilidade deleitura de consumo acumulado (em m³). Já nos medidores eletrônicos é possível ler,através de um display em cristal líquido, o consumo acumulado ( m³ ), a vazão instantânea( L/h ), além das demais facilidades aplicadas a cada caso, como por exemplo data,hora e status do medidor.

O hidrômetro com saída de sinal aproveita a própria carcaça e os mecanismos dohidrômetro convencional, com a diferença de possuir um dispositivo de contagem depulsos elétricos acoplados ao mecanismo. A contagem desses pulsos utiliza dois tiposde sensores:

- Reed switch: sensor com um ímã e dois contatos magnéticos de tal forma que se possadetectar o fluxo reverso de água quando um sensor é magnetizado duas vezes consecu-tivas, uma devido ao fluxo normal e outra devido à reversão do sentido.

- Optoeletrônico: sensor composto de um emissor de raio infravermelho e dois receptores.O funcionamento é análogo ao reed switch no caso de se detectar fluxos reversos. Aúnica diferença é que este sensor possui maior precisão de medição e necessita dealimentação para o circuito eletrônico do sistema emissor/receptor. Esta alimentação éfeita normalmente com baixas tensões (típ. 5 24 Vcc) e corrente (próx. a 50 mA).

No caso de hidrômetros com saída de sinal pulsado, haverá a necessidade de umcoletor de dados (central de aquisição de sinal de pulso ou concentrador de pulsos ouconcentrador secundário ) e, para certos modelos de medidores, de uma fonte dealimentação que fornecerá energia ao sensor do hidrômetro.

A norma IEC 62053-31 ( 1998-01) Electricity metering equipment (a.c.) – Particularrequirements – Part 31: Pulse output devices for electromechanical and electronic meters(two wires only) – descreve os requisitos básicos para equipamentos de medição quegeram saídas com sinal pulsado.

Cada fornecedor, que comercializa esse tipo de medidor (hidrômetro com saída de sinalde pulso), já possui no mercado sistemas de coleta de dados com centrais que armazename acumulam os pulsos gerados pelos hidrômetros, além de fornecerem alimentação aoshidrômetros e à própria central com baterias internas para backup.

Os hidrômetros eletrônicos são assim denominados por possuírem um circuito eletrônicona contagem/totalização do fluxo de água. No entanto, tal como nos hidrômetros comrelojoaria, este circuito é montado independente da câmara hidráulica (compartimentopor onde se dá o fluxo de água).

Os hidrômetros eletrônicos têm suas carcaças iguais aos hidrômetros mecânicos (com

ou sem saída de pulso). Esta intercambiabilidade torna fácil a substituição do conjuntototalizador mecânico por eletrônico, evidentemente para modelos do mesmo fabricante.Na verdade, não são todos os fabricantes que permitem esta intercambiabilidade.

As variáveis de leitura dos hidrômetros telemedidos são:

• consumo mensal (em m³)Esta é a variável mais importante e equivale à própria leitura efetuada diretamente nohidrômetro, quando utilizado o sistema tradicional de leitura.

• consumo diário (em litros ou m³)Idem ao item anterior, reduzindo-se o intervalo entre leituras.

• vazão (em l/s, l/h ou m³/dia)Idem ao item anterior, reduzindo-se ainda mais o intervalo de leitura, tornando-o o menorpossível.

• alarme de vazamentosPode ser disparado, automaticamente, quando verificado um período relativamente longo(por ex., três noites consecutivas) de consumo baixo e contínuo de água durante asmadrugadas ou períodos de desocupação da unidade.

b) Medidores de consumo de energia elétrica

Os medidores de energia ativa são usados para a medição de consumo de energiaelétrica de uso residencial, comercial e industrial, de corrente alternada em linha da redepública, com circuito de determinação de potência ativa de carga, com entrada de um oumais elementos, linha de carga de 120 V, 240 V, 360V ou 480 V, em freqüências de 50ou 60 Hz, com registrador ciclométrico e mancal de repulsão magnética8.

No caso de medidores de energia com saída de sinal (pulso), a estrutura do medidorquase não difere dos convencionais. A única diferença se encontra na aplicação desensores que irão monitorar a revolução do disco. Neste caso, faz-se o uso de um sensoroptoeletrônico, composto de um emissor e um receptor. A aplicação do sinal a um circuitoeletrônico se dá no momento em que o emissor consegue enviar o raio infravermelho aoreceptor de acordo com a posição do disco através estreita faixa refletiva no disco. Aosensibilizar o receptor, este envia um sinal a um circuito eletrônico que, por sua vez,emite o pulso elétrico para um sistema de aquisição de dados (data logger).

Os medidores eletrônicos de energia incorporam diversos recursos não disponíveis nosmedidores eletromecânicos, tais como: medição de energia ativa e reativa, em diferentesfaixas de horários e tarifas, demanda máxima e acumulada, UFER, DMCR, fator depotência, data, hora, características e status do equipamento.

Os medidores eletrônicos já disponibilizam saída de dados, não sendo necessárias asadaptações de sensores como no caso dos eletromecânicos.Em geral, os medidores eletrônicos têm as mesmas características dimensionais deseus equivalentes eletromecânicos, com o intuito de facilitar o upgrade ou troca dos

equipamentos. No entanto, verifica-se uma maior robustez nos modelos eletromecânicos,adaptados às piores situações de campo, resistindo a choques, variações extremas detemperatura e transporte.

Os medidores eletrônicos apresentam recurso de comunicação de dados, em geralatravés de uma interface serial simples (full duplex) por infravermelho ou RS 232. Autilização do padrão RS485 ou semelhante permite a conexão de vários medidores(endereçados) numa única rede. No entanto, dos modelos disponíveis atualmente nomercado, existe predominância de interfaces simples com um dispositivo de leitura (porex. coletor de dados) ou com saída pulsada para ser conectada a um centralizador.

As variáveis de controle destes medidores são:

• consumo mensalEste dado pode ser obtido a partir do mais simples dos medidores de eletricidade. Comele, apenas as totalizações são acumuladas e o dado de consumo se faz subtraindo-sedo valor lido o valor anterior.

• consumo diárioCom medidores mais sofisticados, é possível ler os valores diários e comparar osdados de consumo de energia com outros dias.

•consumo instantâneo (demanda)Este tipo de leitura permite medir o consumo em dois tipos de horários de tarifação3:tarifas de ponta (quaisquer 3 horas consecutivas entre 17h e 21h, conforme aconcessionária, de Segunda a Sexta-feira) e tarifas fora-de-ponta (nos demaishorários). Através da informação do consumo instantâneo pode-se, por exemplo,reavaliar a carga de energia elétrica em uso e transferi-la para outro horário comtarifa mais econômica.

c) Medidores de consumo de gás

Os medidores de gás de deslocamento positivo do diafragma são basicamente conce-bidos para instalações residenciais, comerciais e industriais, sendo adequados para amedição de gás tipo GLP (gás liquefeito de petróleo), natural, manufaturado, butano,propano e suas misturas com outros gases10.

É um medidor do tipo seco com corpo produzido em alumínio injetado que recebe umacamada de tinta protetora, o que lhe confere alta resistência mecânica à corrosão e umbaixo peso. É provido internamente de 2 diafragmas sintéticos, formando 4 câmarascom 2 trilhos e 2 placas de distribuição.

O mostrador é coberto por uma cúpula de policarbonato de alta resistência ao impacto eimune à ação dos raios ultra-violeta.

Basicamente o princípio de funcionamento deste tipo de medidor não difere em relaçãoaos diversos modelos e fabricantes existentes no mercado.

Por se tratar de um medidor de deslocamento positivo (de um único sentido demovimentação), é a própria diferença de pressão causada no fluxo que move osdiafragmas. O movimento dos diafragmas é controlado pelo deslocamento de duas placasque deslizam sobre os trilhos. Com este movimento, a contagem do volume consumido éfeita através de um contador de roletes numerados, no qual, um determinado número demovimentos dos diafragmas proporciona o movimento do sistema de integraçãoacrescendo uma unidade no contador (submúltiplos de m3).

As variáveis de controle destes medidores são:

• consumo mensalTambém na medição de gás esta é a única variável que pode ser lida por medidorestradicionais. Na verdade lê-se os valores totalizados de m³ de gás. O valor de consumoobtém-se da diferença entre dois valores de leituras consecutivas.

• consumo diárioEsta informação pode ser útil quando se torna necessária a substituição de cilindrosde gás ou o abastecimento de tanques. Um sistema de leitura de consumo diáriopermite o desenvolvimento de uma logística de distribuição de gás, no caso de GLPou uma previsão de consumo em determinada área para o gás natural.

• alarme de vazamentoO alarme de vazamento poderá ser acionado no caso de um consumo bastantepequeno e contínuo em horários de não utilização do gás. Outra forma de detecçãoestá em averiguar diferenças de leituras entre um medidor geral do edifício e asomatória dos medidores individuais. Neste caso, deve-se levar em conta, também,as diferenças de precisão entre os medidores.

O medidor com sinal de saída pulsado é composto, além da estrutura mencionada aci-ma , de um registrador com saída de pulso de baixa freqüência, que utiliza um sensor dotipo reed switch ou óptico. A medição remota é feita com o uso de um data logger para acontagem e armazenamento desses pulsos11.

Os dispositivos eletrônicos de leitura de insumos prediais, sejam eles medidores deágua, energia ou gás, têm algumas características em comum. A principal delas é apossibilidade de conexão com outros dispositivos, tais como:

concentradores;coletores de dados (Hand helds);computadores pessoais (PCs).

A comunicação, neste caso, se dá através de meios que variam conforme a aplicação:saída de pulso;sensor infravermelho para comunicação local;redes de campo (Fieldbus).

Para aplicações em que diversos medidores estão separados por distânciasrelativamente longas (acima de 50m), é conveniente o uso de equipamentos “inteligentes”,

ou seja, hidrômetros endereçados conectados a uma rede de campo (fieldbus), queenviam seus sinais em intervalos de tempo programáveis a uma central (ou repeater)conectada a um contador ou microcomputador.

Para aplicações típicas em edifícios, onde existem diversos medidores próximos entresi, pode-se optar pelo uso de hidrômetros mais simplificados, com saída de sinal pulsado,conectados a um centralizador endereçado. O centralizador é um dispositivo que recebesinais pulsados de vários medidores (uma entrada para cada medidor), armazena aquantidade de pulsos medida, convertendo-a em unidade de engenharia (energia, volumeou vazão) e é capaz de transmitir estas informações para outro centralizador, para umcomputador ou fazer sua impressão. Pode-se, por exemplo, utilizar um centralizador acada um ou dois andares. Os centralizadores, por sua vez, são interligados por um fieldbus- rede de comunicação em campo, com camadas e protocolos definidos— utilizando-se de uma rede de par trançado simples e conectados a outro centralizador principal,localizado, em geral, no pavimento térreo. No entanto, nada impede que os próprioshidrômetros sejam endereçados e conectados entre si, dispensando o uso decentralizadores nos pavimentos. Neste caso, são utilizados hidrômetros eletrônicosendereçados, com protocolo de comunicação em rede de campo e, portanto, maiscomplexos e caros.

Figura 1 - Central de Medição de Água e Gás – Fonte:LAO

3.1.2 Concentrador de sinais

Também chamado de concentrador de pulsos ou concentrador secundário, estecomponente de hardware é utilizado em conjunto com medidores que tenham saída desinal pulsado. A função deste concentrador é identificar qual o medidor lido, coletar ospulsos enviados pelo medidor, armazenar este valor em memória eletrônica e enviar osdados devidamente processados, via barramento de campo, a um concentrador principal,também chamado de concentrador primário)

3.1.3 Concentrador geral

O concentrador geral, também chamado de concentrador principal ou concentradorprimário , tem a função de receber os dados de todos os outros concentradores do edifício.Além disso, alguns modelos permitem também a conexão direta de hidrômetros.

As outras funções do concentrador geral são:

a) armazenar os dados de leitura de todo o edifíciob) servidor de ponte para comunicação externa, enviando os dados de leitura para uma

central de leitura de vários condomíniosc) servidor de dados para consulta, onde os usuários do sistema buscam os dados de

leitura armazenados, através de um terminal qualquer (computador, handheld ou ramaltelefônico).

3.1.4 Meio físico de comunicação

Responsável pela interligação entre os diversos outros componentes de hardware, o meiofísico utilizado varia conforme o tipo e modelo do equipamento.

De um modo geral, o fio telefônico ou par trançado simples permite a conexão entre osmedidores com saída de sinal e seus respectivos concentradores. Nos casos em que osmedidores necessitam de alimentação de energia ou tenham algum tipo de recurso extra(como detecção de fraude), torna-se necessário o uso de mais vias no cabo, nuncaexcedendo 3 pares nesta aplicação.

Entre concentradores ou medidores eletrônicos microprocessados, o meio físico é umbarramento de campo, que utiliza, na maioria dos casos, um ou dois pares trançados defio fino (22 AWG ou 1mm²)

Entre concentradores principais (ou concentradores primários) e a central degerenciamento de condomínios- quando for o caso- o meio físico adotado é geralmentea rede pública de telefonia fixa, dada a facilidade de instalação, o custo relativamentebaixo e a confiabilidade do sistema. Tecnicamente, nada impede que esta comunicaçãose dê por ondas de radio-freqüência, telefonia celular ou comunicação via satélite.

3.2 Elementos de software

3.2.1 Software de comunicação interna

Entende-se por comunicação interna aquela existente entre os concentradoressecundários, os concentradores primários e os medidores microprocessados. Enfim, atoda comunicação digital existente entre equipamentos eletrônicos, de leitura ouarmazenamento, microprocessados no interior do edifício.

O software de comunicação interna é o elo entre o equipamento de leitura (medidor) ou ocoletor de dados e o software de gerenciamento. Existe uma norma que padroniza osdados de leitura em tabelas. Trata-se da norma IEEE 1377–1997 (ANSI C12.1997) –Utility Industry End Device Data Tables. No entanto, alguns desenvolvedores de softwarenão adotam essa norma. Dessa forma, para o desenvolvimento do software degerenciamento sempre será necessário conhecer o software de comunicação.

Atualmente, não existe padrão para este tipo de comunicação, o que impossibilita ainteroperabilidade entre equipamentos de diversos fabricantes. O tipo de comunicaçãomais comum utiliza alguns itens da norma RS-485. No entanto, isso é insuficiente paraque ocorra integração de equipamentos de mais de um fabricante.

Mesmo com a existência de um protocolo próprio para medidores, o protocolo alemãoM-bus , diferentes fabricantes produzem equipamentos incompatíveis entre si.

As organizações internacionais que congregam especialistas e fabricantes da área detelemedição, tais como a AMRA (Automatic Meter Reading Association), buscam formasde padronizar os componentes, mas a situação atual do mercado ainda exige que todosos equipamentos microprocessados sejam de um mesmo fabricante.

3.2.2 Software de comunicação externa

A comunicação externa é aquela existente entre o edifício e uma central de condomíniosou diretamente à concessionária do serviço. Trata-se, portanto, de um segundo nível decomunicação e pode ser acrescentado ao sistema de telemetria do edifício para conectá-lo diretamente a um sistema de atendimento ao consumidor e cobrança, por exemplo.

Este tipo de comunicação utiliza normalmente a linha telefônica pública, já amplamenteutilizada em outros serviços de comunicação (fax, Internet, etc.). Portanto, o meio decomunicação usado já está padronizado e diferentes equipamentos se comunicamutilizando a mesma linha.

3.2.3 Software de gerenciamento

O software de gerenciamento tem a função de acessar um banco de dados - gerado apartir do software de comunicação - e trabalhar esses dados de forma conveniente, sejagerando contas, informando o usuário, montando um histórico de consumo ou controlandofunções de acionamento de carga. Conforme a utilização, o software de gerenciamentodeverá ser adequado para executar determinadas funções.

Podemos encontrar o software de gerenciamento no próprio condomínio, quando aadministração do sistema é local ou na central de condomínios, que poderá ser a empresaconcessionária ou sub-contratada.

3.3 Resumo dos Componentes do Sistema para uma Arquitetura Padrão

4 INSTRUMENTAÇÃO

4.1 Sensores

Podemos considerar os medidores como sendo os elementos sensores dos insumosprediais. Tais medidores variam conforme o tipo de insumo, a classe metrológica, aprecisão e o nível de avanço tecnológico incorporado.

As formas mais simples de medidores não são instumentadas. Os medidores comunsou tradicionais apenas armazenam de forma mecânica os valores de totalização doinsumo medido.

Medidores mais recentes incorporam funções bastante úteis para outras finalidades alémdo simples dado de consumo mensal, conforme descrito a seguir.

4.1.1 Medidores não instrumentados

A princípio os medidores tradicionais não instrumentados têm a função de apenas indicaros valores acumulados dos insumos medidos. Em geral, eles possuem um sistemamecânico de contagem progressiva e o valor consumido é obtido pela diferença de duasleituras consecutivas.

O procedimento de leitura tradicional, onde existe a figura de um leiturista, poderepresentar inúmeras reclamações dos usuários. As mais comuns, verificadas na cidadede Ohio City, EUA4 e em outras cidades, são:- diferenças exageradas entre contas consecutivas, muitas vezes por demora no

intervalo entre leituras; às vezes nem existe a leitura e o valor da conta é uma estimativade consumo.

- erros de leitura de consumo (o que às vezes também pode ser na digitação dosdados);

- insegurança no momento em que o usuário tem que abrir as portas de sua casa paraum leiturista.

Também são comuns reclamações dos próprios leituristas quanto às dificuldades deacesso ao medidor, ora por acessos trancados ou moradores/zeladores ausentes, orapor cães ou outros empecilhos. As próprias companhias concessionárias de serviçopúblico, fornecedoras dos insumos prediais de água, energia e gás, vêem nos medidorestradicionais problemas como a falta de precisão de leitura, a facilidade de fraude e asusceptibilidade ao erro.

Pelos motivos acima expostos, verifica-se a tendência de uso de sistemas de leituratecnologicamente mais avançados. Alguns fabricantes de medidores, antecipando-se àessa tendência, procuraram produzir medidores convencionais não instrumentados, masjá preparados para uma possível adaptação que lhes permita enviar algum tipo de sinalde saída. Dessa forma, alguns medidores já instalados não precisariam ser integralmentesubstituídos mas apenas em parte.

Dessa forma, o custo de automatização de leitura fica reduzido e o tempo de instalaçãodiminui.

4.1.2 Medidores instrumentados

Consideram-se instrumentados os medidores que possuem algum tipo de sinal de saída,de forma que alguma informação sobre este medidor possa ser lida, armazenada ouprocessada em algum outro ponto.

Este tipo de sinal de saída varia conforme o medidor e pode ser:

a) pulsoEsta é a forma mais simples de sinal. Consiste na emissão de um pulso a cada valorde insumo medido. Por exemplo: 1 pulso por m³ de água medido ou 1 pulso por kWhde energia elétrica medida. Normalmente existe em medidores mecânicos quemantêm o mostrador mecânico tradicional. Seu custo é baixo, mas é necessário muitocuidado para que a contagem dos pulsos enviados não seja interrompida. Casocontrário, haverá diferenças de contagens entre os valores contabilizados à distânciae os valores totalizados no registrador mecânico do medidor.Outra vantagem deste tipo de medidor é que ele pode ser acoplado com a maioriados concentradores (ou contadores e armazenadores de pulsos), dada a simplicidadedo sinal gerado.

b) digitalEste tipo de sinal de saída é mais específico e mais preciso. Normalmente a saída desinal digital é encontrada em medidores eletrônicos que, além da contabilização dosinsumos, também agrega funções extras, como indicação de horário, vazãoinstantânea, pico de vazão entre outras.Os medidores eletrônicos são mais caros que os mecânicos adaptados. No entanto,além das funções incorporadas descritas acima, a comunicação digital é mais segurae dispensa o uso de concentradores para a identificação, contagem e armazenamentodos dados. Isto porque os medidores eletrônicos possuem memória própria e sãoidentificados por um endereço próprio. Para que os dados não se percam, estesmedidores devem possuir bateria interna, o que demanda manutenção extra.

A escolha do melhor modelo depende do uso a que se destina o medidor. Em um hospital,por exemplo, onde é importante conhecer o maior número de dados dos sistemasprediais, um sistema digital pode representar uma grande fonte de informações úteis. Jáem um conjunto de casas populares um estudo de viabilidade econômica tende aespecificar um medidor mais simples.4.2 Atuadores

Existem basicamente dois tipos de atuadores no sistema: bloqueios e chaveadores detarifação. Para que funcionem em conjunto com os medidores, o sistema de comunicaçãoentre concentradores e centrais de comando precisa funcionar em dois sentidos, o quese chama de comunicação duplex (half-duplex ou full duplex)

4.2.1 Bloqueios

Os bloqueadores de insumos prediais têm a função de impedir ou liberar o fornecimentode determinado insumo. Os motivos para que se faça um bloqueio são:

a) segurançaPara o sistema de distribuição de gás combustível, um bloqueador na linha desteinsumo pode interromper o seu fornecimento quando alguma situação de anomalia éverificada. Vazamentos, incêndio e terremotos são algumas das situações em que acontinuidade do fornecimento de gás pode representar complicações à situação deperigo.Outra situação: um vazamento de água em unidade desabitada ou que os usuáriosestejam ausentes. O sistema pode, automaticamente bloquear o fornecimento desteinsumo.

b) inadimplênciaO bloqueio de fornecimento de insumo quando da inadimplência de pagamento dousuário é uma prática usual. O custo do corte de fornecimento pode ser reduzido como acionamento de bloqueio à distância pela concessionária ou equivalente. Tambémfica reduzido o tempo de corte e de religação do fornecimento.

c) racionamentoO bloqueio de insumo também pode ser feito, em conjunto com os medidores, nadefinição de um procedimento de racionamento de fornecimento do insumo. Umexemplo típico seria um reservatório de água para ser dividido em partes iguais paracada unidade. Quando o consumo de água de uma determinada unidade atingisse acota preestabelecida, o atuador bloquearia a passagem deste insumo.Podemos considerar também alguns aparelhos automáticos hidráulicos comobloqueadores.

4.2.2 Mudança de tarifação

A escassez de recursos de água e energia e o plano de investimento em reservatórios eusinas geradoras levaram as autoridades mundiais a adotarem tarifas que provoquemuma melhor distribuição do uso destes itens ao longo do tempo, evitando picosexagerados de consumo. Para tanto, têm-se adotadas políticas de multitarifação dosinsumos, com preços maiores nos horários de maior demanda e desconto nos horárioscom menor demanda.

Para que sejam medidas as várias faixas de consumo usam-se multiregistradores, ouseja, equipamentos que medem a energia elétrica em horários diferentes.

No entanto, o tipo de medidor descrito tem horários de ponta e de fora de ponta pré-programados e rígidos. A possibilidade de mudar a tarifação à distância permite flexibilizaros horários de ponta conforme as variações da relação de oferta e demanda do recurso(energia ou água).

5 CONCLUSÃO

Os sistemas de medição automática apresentam inúmeras vantagens às concessionáriase aos consumidores. Além disso, a escassez de recursos hídricos e energéticos tende aaumentar o custo destes bens. O desafio da sociedade é racionalizar o uso de energia,sobretudo nos horários de pico e evitar desperdício de água causado por vazamentos efraudes.

Através da instalação de sistemas AMR, as concessionárias de serviços públicos reduzemseus custos de leitura e manutenção, além de melhorar a qualidade do atendimento aseus clientes, oferecendo serviços diferenciados.

O desenvolvimento de um programa para instalação de sistema AMR deve consideraraspectos técnicos e econômicos, incluindo os fatores intangíveis. Além disso, tambémdeve-se ter ciência dos aspectos normativos de padronização e regulamentação.

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1- ATICO Informações Condominiais - disponível na Internet no endereço http://www.aticoadm.com.br/frame_condominio.htm, Agosto de 1999.

2- COELHO, Adalberto Cavalcanti, 1945- Medição Individualizada de Água emApartamentos . Ed. Dos autores, Recife, 1999.

3- CODI- Comitê de Distribuição de Energia Elétrica. Tarifas Horo-Sazonais, Manualde Orientação ao Consumidor. RJ, 1998

4- ZENTARSKI, Dennis. Ohio City Benefits from AMR Decision. In: WATER/Engineering and Management, v. 142, nº 1, p. 34, Jan./1995.

5- LAO INDÚSTRIA. Catálogos técnicos de hidrômetros da LAO Indústria - Linha9000 - Hidrômetros unijatos magnéticos com saída de sinal - Água quente eágua fria - LAO - 08/97;

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8- LANDIS & GYR/INEPAR Catálogos técnicos de medidores de energia -Medidor monofásico de energia ativa, Modelo M-12 LANDIS & GYR Fevereiro/98;

9- LANDIS & GYR/INEPAR Catálogos técnicos de medidores de energia - – Medidorpolifásico de energia ativa, Modelo D-58 – LANDIS & GYR – Fevereiro/98;

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11- TECNOBRÁS / SCHLUMBERGER Catálogo técnico de medidor de gás da

BOLETINS TÉCNICOS PUBLICADOS

BT/PCC/298 Avaliação das Habitações de Interesse Social na Região Metropolitana do Recife. ANTONIO FLÁVIO VIEIRA ANDRADA, LUIZ SÉRGIO FRANCO. 19p.

BT/PCC/299 Um Sistema Para Planejamento Operacional de Obras de Rodovias. ANDRÉS ANTONIO LARROSA INSFRÁN, JOSÉ FRANCISCO PONTES ASSUMPÇÃO. 22p.

BT/PCC/300 Retração e desenvolvimento de propriedades mecânicas de argamassas mistas de revestimento. PEDRO KOPSCHITZ XAVIER BASTOS, MARIA ALBA CINCOTTO, 12p.

BT/PCC/301 Metodologia de Diagnóstico, Recuperação e Prevenção de Manifestações Patológicas em Revestimentos Cerâmicos de Fachada. EDMILSON FREITAS CAMPANTE, FERNANDO HENRIQUE SABBATINI. 12p.

BT/PCC/302 Estudo Experimental Comparativo Entre Resfriamento Evaporativo e Radiativo em Ambiente Cobertos Com Telhas de Fibrocimento em Região de Clima Quente e Úmido. JOSÉ ROBERTO DE SOUZA CAVALCANTI, RACINE TADEU ARAÚJO PRADO. 31p.

BT/PCC/303 Qualidade do Projeto de Empreendimentos Habitacionais de Interesse Social: Proposta Utilizando o Conceito de Desempenho. MAURÍCIO KENJI HINO, SILVIO BURRATINO MELHADO. 20p.

BT/PCC/304 Recomendações Práticas Para Implementação da Preparação e Coordenação da Execução de Obras. ANA LUCIA ROCHA DE SOUZA, FERNANDO HENRIQUE SABBATINI, ERIC HENRY, SILVIO MELHADO. 12p.

BT/PCC/305 Metodologia de Posicionamento dos Elementos do Canteiro de Obras Utilizando a Teoria de Sistema Nebuloso. ANDRÉ WAKAMATSU, LIANG-YEE CHENG. 26p.

BT/PCC/306 Estruturas Organizacionais de Empresas Construtoras de Edifícios. ADRIANO GAMEIRO VIVANCOS, FRANCISCO FERREIRA CARDOSO. 14p.

BT/PCC/307 Fluxo de Informação no Processo de Projeto em Alvenaria Estrutural. EDUARDO AUGUSTO M. OHASHI, LUIZ SÉRGIO FRANCO. 22p.

BT/PCC/308 Arbitragem de Valor: Conceitos Para Empreendimentos de Base Imobiliária. FERNANDO BONTORIM AMATO, ELIANE MONETTI. 12p.

BT/PCC/309 Projeto Singapura da Prefeitura Municipal de São Paulo: O Conjunto Habitacional Zaki Narchi. PRISCILA MARIA SANTIAGO PEREIRA, ALEX KENYA ABIKO. 22p.

BT/PCC/310 Propriedades e Especificações de Argamassas Industrializadas de Múltiplo Uso. SILVIA M. S. SELMO. 27p.

BT/PCC/311 Subcontratação: Uma Opção Estratégica para a Produção. AMANDA GEIZA D. BARROS AGUIAR, ELIANE MONETTI. 12p.

BT/PCC/312 Recomendações para Projeto e Execução de Alvenaria Estrutural Protendida. GUILHERME ARIS PARSEKIAN, LUIZ SÉRGIO FRANCO. 20p.

BT/PCC/313 Evolução do Uso do Solo Residencial no Centro Expandido do Município de São Paulo. EUNICE BARBOSA, WITOLD ZMITROWICZ. 12p.

BT/PCC/314 Aplicação de Autômatos Celulares na Propagação de Ondas. RICARDO ALVES DE JESUS, ALEXANDRE KAWANO. 16p.

BT/PCC/315 Construções Temporárias para o Canteiro de Obras. ALLAN BIRBOJM, UBIRACI ESPINELLI LEMES DE SOUZA. 20p.

BT/PCC/316 Produtividade da Mão-de-Obra no Assentamento de Revestimento Cerâmico Interno de Parede. CARLUS FABRICIO LIBRAIS, UBIRACI ESPINELLI LEMES DE SOUZA. 23p.

BT/PCC/317 Análises Subjetivas do Espaço Urbano: Teoria dos Sistemas Nebulosos Aplicada a Sistemas de Informação Geográfica. CLAUDIA SADECK BURLAMAQUI, CHENG LIANG YEE. 19p.

BT/PCC/318 Evolução Histórica da Utilização do Concreto como Material de Construção. SALOMON MONY LEVY, PAULO ROBERTO DO LAGO HELENE. 12p.

BT/PCC/319 Implantação de Sistemas de Leitura Automática de Medidores de Insumos Prediais. NORBERTO ROZAS, RACINE TADEU ARAÚJO PRADO. 19p.

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