Contadores de gas inteligentes: cómo están diseñados y funcionan los medidores de flujo inteligentes + características de la instalación de los nuevos contadores

Las tecnologías digitales abren nuevas posibilidades para obtener información precisa sobre el consumo de electricidad, agua, gas y otros recursos energéticos consumidos por la población. Y ahora, el mercado ofrece a los consumidores contadores de gas inteligentes, capaces de medir el consumo con alta precisión.

Además, además de las mediciones precisas, la nueva clase de dispositivos garantiza la transmisión completa de los datos de medición sin la intervención de personas (los consumidores de gas). Pero, ¿cómo funciona dicho contador y se puede instalar uno mismo?

Precisamente estas preguntas abordaremos en nuestro artículo: examinaremos el dispositivo y el principio de funcionamiento de los nuevos contadores, hablaremos sobre las normas de instalación y la preparación para su uso. Complementaremos el material presentado con fotos y videos temáticos.

¿Qué es un medidor «inteligente»?

Intentemos entender juntos qué es un nuevo contador de gas inteligente y cómo funciona. Así, el término «inteligente», aplicado al nuevo dispositivo de medición, debe considerarse simplemente como la funcionalidad de la electrónica moderna basada en un microprocesador.

El control por microprocesador (esencialmente, informático) de diferentes tipos de equipos es un fenómeno que ya se ha vuelto algo cotidiano. Ahora, ha llegado el turno directamente a los dispositivos de medición de gas, que hasta hace poco en su mayoría seguían siendo mecánicos. Pero si combinamos el control inteligente con la función de medición, obtendremos un contador inteligente.

Ejemplo de un dispositivo de medición de gas de principio de funcionamiento mecánico. Los dispositivos de este tipo no satisfacen completamente las necesidades de la economía nacional moderna.

Si se implementa la idea de instalar contadores de gas completamente inteligentes, obtendremos un avance significativo en el ámbito de la medición del consumo de gas por parte de la población. También recomendamos consultar las normas de consumo de gas.

En el caso de la instalación de dispositivos de medición inteligentes, se garantiza:

• alta precisión de mediciones;
• alto grado de fiabilidad de los dispositivos;
• protección confiable contra acceso no autorizado;
• versatilidad de instalación;
• transmisión automática de datos.

Realmente se puede considerar que el nuevo dispositivo inteligente es «inteligente», teniendo en cuenta su capacidad para realizar mediciones de volumen de gas independientes de la presión, realizar autodiagnósticos, detectar y registrar de forma remota las influencias externas.

El contador de gas inteligente determina por sí mismo las características del gas doméstico que llega a nuestros hogares, y mantiene un archivo de datos sobre mediciones y eventos técnicos.

Estructura del dispositivo y principio de funcionamiento

Existe una serie de desarrollos de contadores de gas inteligentes realizados por especialistas de países extranjeros, así como por especialistas nacionales.

Sin embargo, según la información del primer trimestre de 2019, los desarrolladores nacionales aún no están preparados para lanzar al mercado comercial dispositivos que cumplan plenamente todos los requisitos de un dispositivo inteligente.

Existen varios dispositivos de empresas nacionales que se asemejan aproximadamente a los diseños inteligentes de medición de gas:

• «Grand» – SPI G4 – G10;
• «Vektor» – T G4;
• SGBET «Sigma» G1,6 – G10;
• «Omega» ETK GSM G1,6 – G4;
• SGBU G1,6 – G6;
• BK-G ETe G4,G6;

En realidad, todos estos dispositivos son un prototipo de los viejos sistemas mecánicos, simplemente complementados con un módulo electrónico. En consecuencia, no proporcionan la funcionalidad completa de un dispositivo inteligente.

No obstante, existen desarrollos de 2019, de los cuales hablaremos en detalle a continuación.

El contador de gas «Grand» – un intento de implementar un dispositivo inteligente. Como resultado, el dispositivo resultó funcional, pero no responde suficientemente a todos los requisitos de una electrónica verdaderamente inteligente.

Los módulos de medición importados, por ejemplo, los productos de la empresa «Metrix» («Apator»), en principio cumplen con los requisitos declarados para el suministro inteligente.

Sin embargo, según afirman los especialistas nacionales, los contadores de gas «Apator» y de otras empresas extranjeras no cumplen con las mediciones de volumen de gas para condiciones estándar (T = +20 °C, P = 101,3 kPa).

Opción #1 — medidores «Metrix»

Como ejemplo de un contador de gas inteligente de fabricación importada, quizás ya pueden considerarse algunos productos nuevos de la empresa «Apator» de la serie de productos «Metrix».

En particular, merecen atención dos desarrollos: el módulo inteligente «UniSmart» y el sistema híbrido «GybridSmart».

Aspecto exterior del módulo auxiliar de clase «UniSmart», diseñado para equipar un dispositivo mecánico ordinario de medición de gas de tipo membrana

El primer desarrollo «UniSmart» se presenta como un módulo auxiliar que complementa un dispositivo de medición existente, por ejemplo, de la serie «UG». El módulo soporta el protocolo (WMB) del estándar EN13757-4, garantizando así la posibilidad de conexión con equipos de otros fabricantes.

El módulo se conecta directamente al contador de gas y funciona de manera similar a un interruptor de lengüeta (sensor de impulsos). A una vuelta del tambor del contador mecánico le corresponde un impulso del sensor – así se realiza la función de lectura de datos por parte del módulo «UniSmart».

Para la transmisión de los datos leídos al servidor se organiza el funcionamiento del canal de radio – de la electrónica integrada en el módulo. Todos los parámetros necesarios de funcionamiento del módulo están preprogramados y guardados en el «firmware» del dispositivo (chip de memoria). Los datos del firmware se pueden cambiar si es necesario, incluso de forma remota.

Un dispositivo más avanzado de la serie «Smart» de instrumentos de medición, que representa un conjunto prácticamente completo que incluye un dispositivo de medición equipado con funciones digitales inteligentes.

Segundo desarrollo – «GybridSmart». El dispositivo, en esencia, representa un análogo del primer dispositivo «UniSmart», con la única diferencia de que en esta variante se utiliza una construcción integral «dos en uno». Es decir, el contador de gas y el módulo funcional inteligente conforman un conjunto único.

Opción #2 — contador inteligente microtermal

Nuevo desarrollo de la empresa rusa «Tejnomer» (g. Arzamás) — es un dispositivo microtermal diseñado para realizar mediciones directas del volumen de gas natural que pasa.

Características del dispositivo del caudalímetro inteligente

El dispositivo cumple completamente con las condiciones estándar de medición de unidades de volumen (T= + 20 °C, P= 101,3 kPa). Los parámetros se transmiten a un servidor remoto mediante el sistema de comunicación celular (GRPS).

Estructura del contador de gas inteligente – producto de la empresa «Tejnomer»: 1 – placa electrónica; 2 – sensor con propiedades microtermales para medir el volumen de gas; 3 – carcasa del dispositivo (aluminio); 4 – tapa de plástico

En la imagen de arriba, la estructura de la construcción del medidor microtermal de la serie de dispositivos inteligentes.

Como se ve en la imagen, los componentes principales del dispositivo son:

• carcasa robusta y fiable;
• sensor microtermal incorporado;
• módulo electrónico;
• pantalla LCD de control;
• cubierta protectora (tapa) del módulo electrónico y la pantalla.

La placa electrónica contiene un microcontrolador, el correspondiente circuito de componentes electrónicos y una pantalla digital conectada (pantalla de control). La electrónica de la placa proporciona tanto el procedimiento de medición como el procedimiento de formación/transmisión de datos (módulo de telemetría integrado).

¿Cómo funciona el contador microtermal?

El dispositivo convertidor del caudal volumétrico de gas en la construcción del contador es un sensor microtermal. Específicamente, en el desarrollo de la empresa «Tejnomer» se utiliza un sensor de la serie SGM6xxx (producto de fabricantes suizos).

Mide el medio que pasa mediante el principio calorimétrico. Está fabricado con tecnología MEMS, gracias a lo cual se garantizan altas prestaciones operativas.

Diagrama estructural del sensor microtérmico de medición de flujo de gas: 1 – canal de trabajo; 2 – elemento calefactor; 3 – placa de silicio (sustrato); 4 – canal de compensación; 5 – sensores de temperatura; 6 – flujo de gas

El sensor funciona de la siguiente manera: en el camino del flujo de gas natural (canal de trabajo) se ha instalado un elemento sensible modular sobre un sustrato de silicio, compuesto por un calentador y un par de sensores de temperatura. El flujo de gas que pasa se calienta directamente en la parte donde están colocados los sensores de temperatura.

Como resultado, el flujo de gas limitado tiene una temperatura ligeramente diferente, lo que genera una diferencia de temperatura. Teóricamente, es un proceso físico bastante complejo, pero lo importante es que funciona, y muy bien, en términos de precisión de las mediciones.

Opción #3 — contador de gas con tarjeta inteligente

Tomando como ejemplo el producto de la empresa «Actaris», consideraremos otro dispositivo bastante moderno, un contador de gas de diafragma, complementado con control de ejecución de pagos.

La particularidad de este diseño es la presencia en la estructura del dispositivo de una válvula de cierre, que corta automáticamente el suministro de gas, por ejemplo, en caso de emergencia.

Sin embargo, este mismo elemento se utiliza con éxito para el bloqueo en caso de impago por parte del consumidor por el consumo de gas.

Versión del dispositivo de medición de gas doméstico, complementado con un lector de tarjeta inteligente. El módulo lector incorporado actúa como un bloqueador del suministro de gas, tanto en casos de emergencia, acceso no autorizado, como en caso de retraso en el pago.

Este tipo de medidor incluye en su estructura un dispositivo de lectura de datos de la tarjeta. Se refiere a la tarjeta inteligente de plástico del abonado, que se suministra como complemento al contador instalado por el usuario.

A pesar de que en realidad se trata de un sistema mecánico de control del consumo de gas, gracias a la instalación del módulo de lectura de tarjetas inteligentes, el dispositivo se ha convertido en un sistema semiautomático.

Al usuario le basta con insertar la tarjeta inteligente de crédito en la ranura correspondiente. El dispositivo lee automáticamente la información requerida y descuenta el dinero para pagar el consumo de gas doméstico. Si el dinero se acaba y el usuario no se ha preocupado de recargar la cuenta a tiempo, el contador inteligente corta inmediatamente el suministro de gas a ese abonado.

Alimentación energética del medidor inteligente

Los medidores inteligentes, al igual que los electrónicos simples, son completamente autónomos: no requieren alimentación eléctrica adicional de la red. La autonomía de los dispositivos está garantizada por un par de elementos de alimentación – pilas.

En particular, el elemento energético principal es una batería Li-SOC12 (cloruro de litio-tionilo), mientras que el de reserva – es una batería Li-MnO₂ (óxido de manganeso y litio).

La fuente de energía principal del contador de gas inteligente es una batería de litio-tionilcloruro (Li-SOC12). Proporciona una vida útil de diez años al dispositivo de medición inteligente.

La batería principal proporciona un voltaje de 3,6 voltios, es un componente extraíble y totalmente reemplazable. La segunda batería (de respaldo) está firmemente integrada en la placa electrónica, por lo que no es intercambiable.

Esta fuente de alimentación de 3 voltios se conecta al sistema al reemplazar la batería principal, lo que garantiza la conservación de los parámetros técnicos del dispositivo.

Según la especificación del fabricante, la fuente de alimentación principal es suficiente para el funcionamiento del contador durante un período de hasta 10 años. Por lo tanto, el reemplazo de la batería generalmente coincide con el procedimiento de verificación de los dispositivos, que normalmente se realiza cada 5 o 6 años. El funcionamiento de la batería de respaldo, en ausencia de la batería principal, está garantizado durante 1 año.

Normas de instalación de nuevos contadores

Teniendo en cuenta las condiciones ambiguas de funcionamiento de los dispositivos, a los contadores de gas, incluyendo los diseños «inteligentes», se les aplican las correspondientes normas de ubicación en relación con otros aparatos de gas y las reglas (requisitos) de instalación.

El procedimiento de instalación del dispositivo de control del volumen de gas doméstico consumido tradicionalmente se acompaña del cumplimiento de las normas y reglas correspondientes. Para los contadores inteligentes modernos, estas reglas se cumplen sin dificultad.

En particular, para el dispositivo fabricado por «Tejnomér», los requisitos son los siguientes:

1. El dispositivo debe instalarse en el interior de locales cerrados de servicio, o en último caso, en el exterior bajo una cubierta especialmente equipada. El contador debe protegerse adecuadamente de la radiación solar directa y de las precipitaciones.
2. Se permite la instalación del dispositivo en tuberías colocadas tanto vertical como horizontalmente, no importando el ángulo de instalación.
3. Si la instalación se realiza en un tramo de tubería horizontal o vertical, no es necesario tener en cuenta la dirección del flujo de gas a través del contador. Es decir, el dispositivo se puede colocar en cualquier posición en cuanto a la dirección. Sin embargo, el fabricante recomienda seguir la dirección indicada en el cuerpo del contador.
4. No se permite la instalación del contador en los puntos más bajos del trazado de la tubería de gas, ya que en esta configuración existe riesgo de acumulación de condensado.
5. Si las pruebas de control muestran la presencia de agua en el gas doméstico, el contador de control debe instalarse en una tubería dispuesta verticalmente, eligiendo la dirección del flujo de arriba hacia abajo.

Al planificar la instalación de un nuevo contador de gas en un lugar específico en los apartamentos, se debe proteger el contador de posibles golpes, vibraciones y otros impactos mecánicos.

Asimismo, en caso de traslado del caudalímetro, no se deben olvidar las reglas aprobadas para el traslado.

Contador inteligente de flujo de gas de la serie de dispositivos «SMT Smart G4» y los puntos de «registro» posterior a la instalación: 1 – punto de fijación del precinto de la entidad que realiza la verificación; 2 – punto de fijación del precinto de control de la entidad que suministra gas al consumidor; 3 – punto de precintado del racor de entrada del dispositivo

Los requisitos de instalación no especifican un valor concreto para el diámetro nominal de la tubería, ni tampoco se establecen reglas para mantener la coaxialidad de los racores del medidor de flujo y las tuberías. Tampoco hay requisitos específicos sobre el grado de redondez de las tuberías, ni sobre la presencia de escalones en los puntos de unión del contador con la tubería de gas.

Preparación para la operación y puesta en marcha

Según las reglas establecidas, la preparación posterior a la instalación del contador inteligente para su puesta en marcha implica realizar el procedimiento de verificación de la estanqueidad del conjunto montado.

Para ello se utilizan medios estándar – en el hogar, espuma de jabón; a nivel profesional, sensores de fuga de gas.

Tras la verificación, el dispositivo se pone en funcionamiento. El método recomendado de puesta en marcha es la apertura gradual de la llave de paso del gas en la línea donde está instalado el contador.

Es necesario asegurar el llenado del área de trabajo del medidor inteligente sin un aumento brusco de presión, para no dañar los componentes sensibles del sistema con un golpe neumático.

También recomendamos consultar las normas y reglas de precintado de los contadores de gas.

Conclusiones y video útil sobre el tema

La novedad siempre asusta un poco a los usuarios o consumidores potenciales. Sin embargo, no se puede escapar del progreso tecnológico. Además, las tecnologías mejoran significativamente el componente de servicio.

Al instalar un contador inteligente de gas en su propio apartamento, el consumidor potencial se libera de la tarea de monitorear constantemente los datos y transmitir la información al lugar de solicitud. Es fácil de instalar y usar, y no requiere mucho mantenimiento.

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