¿Cuál es la causa de la desviación de la salida de un transductor en el cero y en el valor de referencia?

Si utiliza un transductor (también conocido como sensor) para medir la presión de líquidos, gases o aire en un entorno crítico, una aplicación OEM o un proceso de fabricación de alta pureza, necesita confiar en la precisión de su instrumento. Esa confianza se pondrá a prueba si hay una desviación en la salida de ese instrumento en cero y span. Sin embargo, si comprende la razón por la que puede producirse un desplazamiento y lo que puede hacer para solucionarlo, recuperará la confianza.

Ashcroft, líder en la industria de instrumentos de medición de presión, ha demostrado consistentemente fiabilidad y excelencia en el campo de la instrumentación de medición de presión. Es por eso que a menudo se nos pide que compartamos nuestra experiencia y arrojemos luz sobre temas como este. 

Lea este artículo para saber cómo miden la presión los transductores, las posibles causas de desviación en las mediciones y lo que puede hacer para asegurarse de que su instrumento le proporciona los requisitos de precisión para su aplicación específica. También tendrá la oportunidad de profundizar sus conocimientos a través de otros artículos y recursos a su disposición.

Cuando termine de leer, sabrá qué hacer para evitar que se produzca el desplazamiento o para solucionar el problema en caso de que se produzca. 

Lo que debe saber sobre los transductores de presión

En otro artículo explicamos que transductores de presión se utilizan para medir distintos tipos de presión en una aplicación determinada y convertir la medición en una señal eléctrica de salida (corriente o tensión). Estos sensores de presión pueden medir con precisión rangos de presión que van desde 0-0,1 pulgadas de agua (baja presión) hasta 72.000 libras por pulgada cuadrada (psi) para alta presión. Sus niveles de precisión oscilan entre ±0,02% y ±2,00% del intervalo.

El uso de un sensor de baja presión o de alta presión dependerá de los requisitos de la aplicación.

Figura 1: Rangos de presión de los transductores de presión

¿Qué son cero yd span?

Las desviaciones de cero y de intervalo significan que un instrumento de presión indicará una lectura de presión, incluso cuando no se aplique presión. Cuando esto ocurre, los errores potenciales afectan a la precisión y fiabilidad de las mediciones del transductor, lo que indica la necesidad de calibrar el instrumento. 

Cuanto mayor sea la desviación, mayor será la inexactitud de la medición de presión. Por el contrario, cuanto mayor sea la precisión en cero y en el intervalo, más preciso será el transductor en su aplicación.

Nota: cuando hablamos de precisión, nos referimos a un span completo porque si se trata de una unidad compuesta el cero no es cero. Para mediciones compuestas, hay que añadir 15 psi del lado negativo al intervalo. 

He aquí cómo se clasifica cada uno de ellos:

• El desplazamiento del cero se refiere al error de salida en el extremo inferior del rango de medición. Aunque mucha gente asocia el desplazamiento del cero con 0 PSI, en los rangos compuestos puede representar el vacío total (-14,7 PSI) en los rangos compuestos.
  
  
• El offset de span indica el error de salida en todo el rango de medición. Por ejemplo, una unidad de cero a 30 psi tiene un span de 30 psi, pero una de vacío a 30 psi tiene un span de 45 psi. Una unidad VAC TO 30 PSI tiene un span de 45 psi.

Los errores de puesta a cero y de ajuste de span se expresan generalmente en porcentaje de span o en porcentaje de salida. 

Figura 2: Errores de puesta a cero y de ajuste del intervalo

Causas comunes de desviaciones de cero y de intervalo

A la hora de determinar el origen de los desplazamientos de cero y de intervalo, hay que tener en cuenta muchos factores:

Tolerancias de fabricación: Puede haber imperfecciones inherentes en los elementos de detección o en la electrónica de su instrumento. Esto puede causar ligeras imprecisiones a presión cero. Por ejemplo, puede haber limitaciones en el proceso de fabricación que impidan eliminar pequeñas desviaciones durante la producción de los componentes del instrumento. Con el tiempo, las pequeñas discrepancias pueden acumularse y causar una desviación notable en las mediciones de presión. 

Factores ambientales: Los cambios de temperatura y humedad pueden afectar al rendimiento de un sensor de presión, lo que puede provocar cambios en la salida a cero y en el intervalo. Estos cambios ambientales pueden hacer que los materiales del sensor se expandan o contraigan, alterando las lecturas de referencia del sensor y afectando a su precisión general. 

Ruido eléctrico: Las fluctuaciones o picos no deseados en las señales eléctricas, las radiofrecuencias, las líneas eléctricas o incluso los rayos, por ejemplo, también pueden afectar al rendimiento de sus transductores de presión. Si su transductor puede o no limitar la exposición al ruido eléctrico puede depender del circuito electrónico que ofrezca. Los Ashcroft E2 y G2, por ejemplo, incluyen capacidades de protección contra interferencias electromagnéticas/interferencias de radiofrecuencia (EMI RFI) que pueden bloquear señales electromagnéticas no deseadas para que no interfieran con su funcionamiento.

Deriva: Los transductores de presión pueden experimentar un cambio gradual en su señal de salida. Este fenómeno, conocido como deriva, puede deberse a muchos factores, incluida la tensión mecánica. Por ejemplo, a medida que los componentes del sensor se someten a ciclos repetidos de presión, los materiales, como el diafragma metálico, pueden empezar a desgastarse o deformarse ligeramente, lo que provoca un cambio en la medición de referencia.

Cuatro formas de solucionar los problemas de desplazamiento del cero y del intervalo

1. Elija un sensor de presión de alta precisión y totalmente calibrado

Algunos transductores vienen precalibrados dentro de sus tolerancias de precisión establecidas y están listos para su uso inmediato. Por ejemplo, sensores como el Ashcroft® E2G, Ashcroft® CXLdp y Ashcroft® DXLdp transductores de presión se someten a una extensa compensación de temperatura y rigurosos procesos de calibración, para minimizar las desviaciones de cero y span. Estos modelos ofrecen la comodidad plug-and-play, asegurando lecturas precisas sin calibración adicional. 

Las especificaciones de rendimiento se pueden encontrar en la hoja de datos del producto del fabricante. Por ejemplo, la hoja de datos del Ashcroft® E2 muestra que puedes ordenar estas unidades pre-calibradas listas para usar en una de tres opciones de precisión: ±0.25% del span, ±0.5% del span o ±1.0% del span.

Figura 3: Especificaciones de precisión de la hoja de datos del transductor de presión Ashcroft® E2G

2. Utilizar transductores con ajustes de cero y span

La posibilidad de ajustar el cero y el intervalo ayuda a mantener la precisión del sensor de presión dentro de la tolerancia de la precisión indicada. Algunos transductores incorporan potenciómetros de cero y span que permiten a los usuarios ajustar con precisión el rendimiento para aplicaciones específicas. El Ashcroft® E2G, CXLdpy DXLdp ofrecen todas estas opciones de ajuste. El modelo E2G es el único que ofrece ajustes magnéticos, lo que mejora su uso.

3. Seleccione un sensor precalibrado sin capacidad de ajuste

También hay transductores que vienen precalibrados dentro de sus tolerancias de precisión declaradas y están listos para su uso inmediato. Sin embargo, carecen de controles de cero y span ajustables por el usuario. Productos como el Transductor de Presión Ashcroft® G2 entran en esta categoría. Ofrece una solución simple y de bajo costo, pero con capacidad de ajuste limitada.

Nota: Hay otros factores que contribuyen a la precisión global de sus instrumentos de presión. Todos ellos se incluyen en la declaración de precisión del fabricante. Para obtener más información sobre cómo se define la precisión y todos los elementos que se incluyen en los transductores y transmisores, descargue nuestra guía.

Diferentes métodos de cálculo de la precisión

Los fabricantes de sensores de presión están obligados a proporcionar una declaración de precisión que explique el método utilizado para determinar la precisión de su instrumento. Lo ideal es que la declaración de precisión incluya una suma de todas las fuentes de error, como la no linealidad, la histéresis, la no repetibilidad, el desplazamiento del cero y el ajuste del intervalo, que contribuyen al rendimiento del instrumento. Sin embargo, no todos los métodos de precisión tienen en cuenta todos estos errores.

Muchos fabricantes utilizan el método de la raíz de la suma al cuadrado (RSS) o el método de la línea recta de mejor ajuste (BFSL) para expresar la precisión de los instrumentos. Estos métodos suelen utilizar especificaciones de precisión derivadas de estadísticas que parecen más precisas que el rendimiento real que se experimenta una vez instalado el instrumento.

Ashcroft utiliza el método del punto terminal. Este enfoque incluye tanto el cero como las compensaciones de intervalo como parte de la declaración de precisión y determina el error real para el instrumento. Llamamos a esto nuestro estándar TruAccuracy™ ya que incorpora la linealidad, la histéresis, la repetibilidad y los desplazamientos de cero y de intervalo, lo que permite una funcionalidad plug-and-play en la mayoría de las aplicaciones.

Por qué es importante una calibración precisa de cero y de intervalo

La corrección de los errores de ajuste del desplazamiento del cero y del margen afectará a la precisión general del transductor. Los cambios realizados en el desplazamiento del cero provocarán un desplazamiento lineal de la línea de tendencia, mientras que los cambios en el span afectarán a la pendiente de la línea. Si se corrigen los errores de ajuste del cero y del intervalo, deberá volver a evaluarse la precisión del transductor. La conclusión es que unaa calibración exacta garantiza que los transductores proporcionen lecturas precisas en todo su rango de funcionamiento. Cuanto mayor sea la precisión tanto en el cero como en el span, más fiable será el transductor en su aplicación.

¿Desea más información?

Ahora que sabe cómo pueden producirse los desplazamientos del cero y del margen y qué puede hacer para solucionar el problema, estará en mejores condiciones para tomar una decisión informada sobre la elección del mejor sensor de presión para sus necesidades. Por supuesto, la elección correcta dependerá de los requisitos de precisión de la aplicación y de las condiciones operativas de la misma. Si elige con conocimiento de causa, podrá garantizar un rendimiento constante y confiar más en sus decisiones.  

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Mientras tanto, descargue nuestra guía, ¿Cuál es la precisión de su declaración de exactitud para instrumentos de presión?