Exactitud, fidelidad y precisión

Por lo quelos transmisores de presión estables a largo plazoson imprescindibles

Las hojas de datos del fabricante de transmisores de presión contienen frecuentemente diferentes especificaciones referentes a la exactitud. Sin embargo en la mayoría de aplicaciones todas las especificaciones no son importantes. En este artículo se aclara cuando y cuales especificaciones deben considerarse. Además se aclara porque los transmisores de presión estables a largo plazo representan la condición previa de optimización de costos en aplicaciones industriales exigentes.

Exactitud = Fidelidad + Precisión

La exactitud en la técnica de medición está compuesta de la fidelidad y la precisión. Como fidelidad se entiende la aproximación del valor medido al valor real mientras la precisión esencialmente se entiende como la repetibilidad del resultado de medición bajo condiciones idénticas. Así, un instrumento de medición preciso indica en cada medición el mismo valor. Este valor puede ser correcto o falso. Solamente cuando este valor es fiable, el instrumento es también exacto. De esta manera un instrumento exacto es tanto fiable como también preciso. Siempre que se habla de exactitud de valores de medición, se entiende en realidad la desviación máxima del valor de medición. Esta se indica en porcentaje del margen total de medición. Esta desviación máxima permitida del valor de medición es la inseguridad que afecta un valor de medición. Por esta razón se utiliza también con frecuencia el concepto Inseguridad de medición o Inseguridad del valor de medición.

La temperatura influye en el valor de medición

Diferentes factores externos tienen una influencia sobre el valor de medición. Por esta razón en las hojas de datos se indican de manera independiente los diferentes causantes de inseguridades de medición. En los transmisores de presión además de la inseguridad de medición de presión propiamente dicha, la temperatura es el factor que más influye en la exactitud de medición. Simplificando, en la mayoría de los casos una exactitud básica se establece a temperatura ambiente (por lo general 20 - 25 °C). Adicionalmente se indican los errores generados por temperaturas más elevadas o más bajas. Por lo general se indica en porcentaje de desviación por cada 10 K. Tanto las temperaturas del medio como también la temperatura ambiente pueden tener una considerable influencia sobre el valor de medición. Cuando un transmisor se utiliza aproximadamente a temperatura ambiente, puede despreciarse la influencia de la temperatura.

Desviación del valor de medición a temperatura ambiente

Las especificaciones más importantes a temperatura ambiente son la desviación de punto cero y la desviación del valor final, así como la no linearidad e histéresis (en la mayoría de los casos resumida en un valor como NLH). Estas desviaciones se agrupan - no se suman - en la desviación del valor de medición a temperatura ambiente (en Trafag llamada también exactitud @25 °C). Cuando en una aplicación antes del funcionamiento propiamente dicho el valor de medición del transmisor de presión se coloca en cero en el mando, para la funcionalidad de la máquina de hecho es importante solamente el NLH. Puesto que por medio de la colocación en cero se elimina el error de punto cero - y con ello frecuentemente una gran parte de desviación del valor final - para la aplicación concreta. Este por ejemplo es el caso cuando se supervisa una presión de bomba y en el mando todos los valores de medición al iniciar se colocan en 0 - esto en tanto que la presión de la bomba al iniciar la instalación tiene siempre un valor de 0 bares.

Solamente NLH es determinante: en el mando de máquina a través de cambios de presión

Cuando solamente el cambio de presión se necesita para el mando de la máquina, igualmente sólo el NLH es decisivo. En mandos hidráulicos (o también en bombas) para una determinada desviación del valor nominal debe llamarse una acción, por ejemplo conectar de nuevo la bomba o abrir una válvula, para mantener la presión existente en una ventana estrechamente controlada. Por lo tanto la presión efectiva en el estado deseado – si por ejemplo realmente tiene un valor de 10.0 bares o 9.98 bares - es de importancia secundaria; puesto que la mayoría de máquinas se ajustan individualmente en la puesta en servicio en determinados parámetros básicos. Por lo tanto solamente la precisión - esencialmente el NLH incluida la reproducibilidad - juega un papel. La fidelidad absoluta es secundaria. En la mayoría de otros casos donde se exige no solamente precisión, sino también exactitud, son de importancia tanto la desviación de punto cero y la desviación del valor final como también el NLH. Por lo tanto, la indicación de la desviación del valor de medición a temperatura ambiente entra a considerarse.

La temperatura influye en la desviación del valor de medición: Efectos Offset e histéresis

Con los errores inducidos por la temperatura el comportamiento es similar: Si al alcanzar la temperatura de servicio estática el transmisor se coloca en el mando en cero o - lo que es más frecuente - se trata de la regulación en caso de desviaciones de un valor nominal bajo las mismas condiciones, por ejemplo en la puesta en servicio, el error de temperatura del transmisor es de importancia secundaria. La desviación del valor de medición del transmisor por la influencia de temperatura se subdivide igualmente en efectos Offset y efectos de histéresis. En el caso de condiciones de temperatura no estáticas en una aplicación siempre son importantes mínimo los efectos de histéresis. Si ahora los efectos de temperatura de la medición de presión deben compensarse o no, debe considerarse en la selección del producto. Puesto que la compensación de las influencias de temperatura en un transmisor de presión significa en la fabricación un aumento de los gastos, lo cual se refleja en el precio del producto.

Medición del valor de presión exacto: Gama total de errores de interés

Cuando en una aplicación debe medirse el valor de presión exacto - por ejemplo en una supervisión de carga en la que deben concluirse las fuerzas que actúan, es decisivo el gama total de errores (TEB Total Error Band). Aquí se reunen todas las desviaciones individuales. Como el error total aumenta con desviación creciente de la temperatura ambiente, en las hojas de datos Trafag estas especificaciones se indican por una parte en relación a los valores finales de la gama de temperatura compensada. Por otra parte, la especificación del error total en el perfil de temperatura de funcionamiento se representa en una gráfica.

Influencias sobre la estabilidad a largo plazo: Envejecimiento, entorno de funcionamiento, etc

Todas las especificaciones del fabricante se refieren a condiciones Ex-Works. Con la creciente duración de funcionamiento de los transmisores de presión aumenta por lo general la desviación de los valores de medición debido a fenómenos de envejecimiento, fatiga de material y desgaste. Este proceso es bastante individual y depende de las condiciones de aplicación, la tecnología de sensores utilizada y el diseño y calidad del transmisor como una unidad. Mientras la tecnología de Película fina sobre acero desarrollada por Trafag tiene un comportamiento asintótico de deriva a largo plazo, que se establece en un valor inferior a tres veces el valor de un año, existen productos de la competencia que en la prueba de duración muestran un aumento casi lineal a lo largo de varios años, algunas veces incluso progresivo, de las desviaciones del valor de medición. Especialmente una temperatura elevada se manifiesta en una influencia considerable sobre la estabilidad a largo plazo. Cuando por ejemplo un transmisor de presión se utiliza con un valor de exactitud Ex-Works de 0.3%, este - incluso con bajas tasas de deriva como 0.1% por año - ya después de cuatro o cinco años es inservible. Para máquinas e instalaciones costosas y de elevada calidad la duración y estabilidad a largo plazo de un transmisor de presión debe ser especialmente alta. Puesto que una interrupción de servicio – o incluso un fallo de servicio – causa elevados costos de manera rápida. Por esta razón debe seleccionarse un transmisor de presión en el que esté garantizada la exactitud durante varios años. Reducir los costos de adquisición de transmisores de presión es por lo consiguiente algo fuera de lugar.

La Tecnología de película fina sobre acero de Trafag es superior

Aquí entra en juego la ventaja del transmisor de presión Trafag: En el primer año presenta como es normal una deriva inferior al 0.1%. Incluso después de diez años los valores de medición se desvían en la mayoría de los casos menos de 0.3% del estado de suministro.

Como no existen pruebas o criterios de prueba estandarizados, Trafag estableció unas pruebas de duración forzadas que indican de manera eficiente los puntos débiles de los instrumentos. Una de las pruebas más exigentes es la prueba de ciclos de carga en la que se ejecutan 20 millones de ciclos de carga con mínimo 1.5x presión nominal. Sólo unos pocos transmisores de presión de los competidores pueden ofrecer instrumentos que pasen esta prueba sin que se dañe el sensor. Por el contrario los sensores Trafag de película delgada sobre acero muestran incluso después de la prueba de 20 millones de ciclos de carga una deriva claramente menor al 0.05%; es decir estos permanecieron prácticamente en estado original y sin daños. Para los fabricantes de máquinas e instalaciones que en muchos años deben funcionar correctamente y libre de fallos, es de máximo interés que los sensores montados por Ud. también funcionen siempre correctamente después de varios años bajo condiciones difíciles. Porque en aplicaciones industriales la exactitud, fidelidad y precisión son obligatorias para una excelente estabilidad a largo plazo de la señal de medición.