¿Qué grado de precisión tiene tu instrumento de medición de presión o temperatura?

Todos los manómetros, RTD, termopares, transductores y termómetros incluyen una especificación de precisión, pero esa cifra solo refleja una parte de la realidad. La precisión es, en realidad, una indicación del error máximo admisible. El error que se observa realmente depende de la norma en la que se basa el instrumento, de cómo se haya calculado el error y de cómo se haya instalado el instrumento.

Sigue leyendo para descubrir cómo se define la precisión en los instrumentos de presión y temperatura más habituales, de dónde proceden los errores ocultos y cómo comparar las especificaciones en igualdad de condiciones.

¿Qué significa «precisión» en el caso de un instrumento de medición?

La precisión es la medida en que un valor medido puede desviarse del estándar aceptado para esa magnitud, por lo que siempre se expresa como una imprecisión. Un medidor con una precisión nominal de ±1 % del intervalo de medición puede tener un error de hasta el 1 % de su intervalo de medición.

Esa expresión «del intervalo» es importante. En un manómetro de 0 a 1.000 psi, ±1 % del intervalo equivale a ±10 psi, tanto si la lectura es de 900 psi como de 50 psi, por lo que el error representa una proporción mucho mayor de la lectura en el extremo inferior. En el caso de los manómetros, la mejor práctica consiste en elegir un manómetro de tal forma que el funcionamiento normal se sitúe cerca del punto medio de la escala.

¿Cómo se define la precisión de los instrumentos de medición de la temperatura?

Cada tecnología de medición de la temperatura tiene su propia norma reguladora. Por ejemplo, los termómetros de dial se clasifican en función de un porcentaje del intervalo de medición, mientras que los RTD y los termopares se clasifican según clases de tolerancia expresadas en grados.

Termómetros bimetálicos y accionados por gas

Los termómetros bimetálicos y accionados por gas se clasifican según la norma ASME B40.200 en Norteamérica y según la norma EN 13190 en Europa:

• Grado A o Clase 1 (±1 % del intervalo): Medición de procesos en plantas químicas, generación de energía, petróleo y gas, y otras aplicaciones que requieren una indicación más precisa.
• Grado B o Clase 2 (±2 % del intervalo): Indicación de uso general en sistemas de climatización, sistemas de servicios públicos, depósitos de almacenamiento y monitorización no crítica.

RTDs

La precisión de los sensores de temperatura (RTD) se define en la norma IEC 60751 en tres clases; cuanto más estricta es la clase, más reducido es el rango de temperatura.

Figura 1. Clases de precisión de los RTD

La resistencia de los cables de conexión introduce su propio error, por lo que el cableado también es importante:

• 2 hilos (buena opción): Es la opción más sencilla, pero es mejor utilizarla solo para tramos de cable cortos.
• De 3 hilos (mejor): Es el más habitual para aplicaciones industriales y entradas de transmisores.
• 4 hilos (óptimo): Elimina por completo la resistencia de los cables; es el estándar para pruebas y mediciones.

Termopares

Las tolerancias de los termopares se establecen en la norma ASTM E230 como límites de error estándar y especiales, y en la norma IEC 60584-2 como Clase 1, 2 y 3.

Figura 2. Tipos de termopares según la norma ASTM E230

 Figura 3. Tipos de termopares según la norma IEC 60584-2

Los termopares también sufren deriva, es decir, un cambio gradual y permanente en la señal de salida provocado por el envejecimiento a altas temperaturas, la contaminación —como la «podredumbre verde» en el tipo K— y la tensión mecánica derivada de las vibraciones o los ciclos térmicos. Dado que el cambio se produce en el interior de la aleación, no es posible corregirlo mediante la calibración. Entre las posibles soluciones se incluyen: 

• Sustituir el sensor: debido a que se producen cambios metalúrgicos en el interior de los hilos de aleación pura, no es posible corregir ni recalibrar una deriva grave.

• Especificaciones de mejora: Para aplicaciones con altas temperaturas, utilice una funda más resistente (como Inconel) o cambie a un tipo de sensor más resistente a la oxidación (como el tipo N).
  

• Comprueba las conexiones: Asegúrate de que las conexiones de los terminales estén limpias, bien apretadas y libres de interferencias eléctricas o bucles de tierra que simulen una deriva.El sensor: dado que se producen cambios metalúrgicos en el interior de los hilos de aleación pura, la deriva grave no puede corregirse ni recalibrarse.

Pozo termométrico y profundidad de inmersión

Incluso el sensor más preciso ofrece lecturas erróneas si su zona de detección no se encuentra totalmente inmersa en el proceso. Los termómetros bimetálicos y los accionados por gas requieren una inmersión de entre 2 y 3 pulgadas, mientras que los RTD y los termopares con punta sensible solo necesitan aproximadamente ½ pulgada.

Elija un pozo termométrico cuya dimensión «U» cubra toda la zona de detección del instrumento. El tipo de vástago del pozo termométrico también influye en el tiempo de respuesta. Los pozos con vástago recto son los más resistentes; los de vástago escalonado tienen el tiempo de respuesta más rápido; y los de vástago cónico son los más versátiles. 

¿Cómo se clasifica la precisión de un manómetro?

La precisión de los manómetros se define mediante dos normas habituales: la norma ASME B40.100 utiliza grados de precisión, mientras que la norma EN 837-1 utiliza clases de precisión. Ambas expresan el error máximo admisible como porcentaje del intervalo de medición del manómetro. Algunos grados de la norma ASME permiten un mayor error en los cuartos inferior y superior de la escala que en la mitad central. Las clases de la norma EN 837-1, que van del 0,1 al 4,0, aplican el mismo límite de error en toda la escala.

Figura 4. Tabla de precisión de manómetros según la norma ASME B40.100

Figura 5. Tabla de precisión de los manómetros según la norma EN 837-1

EN 837-1: Clases de precisión (± % del intervalo) (sin tener en cuenta la fricción)				e de fricción máxima (% de la luz)
Clase de precisión	Parte inferior de « », a escala 1/4	o de tamaño medio, a escala 1/2	Parte superior de « », a escala 1/4
0.1		0.1		0.1
0.25		0.25		0.25
0.6		0.6		0.6
1.0		1.0		1.0
1.6		1.6		1.6
2.5		2.5		2.5
4.0		4.0		4.0

La precisión solo es útil si se puede leer, por lo que el tamaño del dial y la separación entre las graduaciones deben ajustarse al grado de precisión. En los manómetros de doble escala, la escala principal —normalmente la interior— es la que presenta las graduaciones principales.

El modelo 1279 Duragauge® de Ashcroft es un manómetro de 4,5 pulgadas, de grado 2A, diseñado para ofrecer una buena legibilidad y una indicación de proceso de alta precisión.

¿Qué factores influyen en la precisión de un presostato?

En el caso de los presostatos, la repetibilidad y la banda muerta son más importantes que una simple cifra de precisión. La repetibilidad se refiere al grado de coincidencia entre activaciones consecutivas en las mismas condiciones, al acercarse al punto de consigna desde la misma dirección.

La banda muerta es la diferencia entre el punto de consigna y el punto de reinicio. Un interruptor configurado para la subida de presión se reinicia a un valor inferior, mientras que uno configurado para la bajada de presión se reinicia a un valor superior.

Figura 4. Ilustración de la banda muerta

La banda muerta depende del rango de presión, del material del diafragma y del elemento de conmutación, por lo que debes consultar la ficha técnica para asegurarte de que el interruptor se reinicia en el punto que requiere tu proceso.

Lee «¿Qué es una banda muerta?» para obtener más información. 

¿Cómo se interpreta la declaración de precisión de un transductor de presión?

Una declaración de precisión de un transductor debe incluir todas las fuentes de error relevantes: no linealidad, histéresis, falta de repetibilidad, desviación del cero y error de ajuste del rango. La forma en que se miden y se combinan esos errores puede hacer que la precisión publicada para un mismo sensor se duplique con creces.

Punto terminal frente a la recta de mejor ajuste

El método del punto terminal mide la no linealidad en relación con una línea trazada a través de las salidas reales de cero y de plena escala del sensor, por lo que los errores de cero y de rango ya están incluidos.

La «línea recta de mejor ajuste» (BFSL) utiliza la línea que minimiza la desviación, lo que da como resultado un número menor, pero hace que los errores de cero y de intervalo deban sumarse por separado.

Las especificaciones de los terminales reducen la necesidad de calibración tras la instalación y permiten que los sensores sean intercambiables.

El peor caso frente a la suma de los cuadrados de la raíz

El método del peor caso suma los errores individuales. El método de la raíz de la suma de los cuadrados (RSS) eleva al cuadrado cada error, los suma y calcula la raíz cuadrada, de modo que predomina el error mayor. En la figura siguiente, tomamos el caso de un transductor y calculamos sus errores basándonos en el método del peor caso y en el método RSS. Aquí se puede observar la diferencia en la precisión indicada utilizando los mismos datos del mismo transductor. 

Figura 5. Comparación de métodos de precisión

El mismo sensor puede indicarse como ±0,23 % o ±0,53 %. Al comparar transductores, asegúrate de que las especificaciones utilicen el mismo método. El caso más desfavorable en el punto terminal es el más conservador. 

Efectos de la temperatura

La precisión estática se indica a una temperatura de referencia, por lo que el error de temperatura se especifica por separado, ya sea como coeficiente térmico (±x % del intervalo por °C) o como banda de error total válida para un rango determinado, como por ejemplo de -20 °C a 85 °C.

A modo de orientación general, a continuación se indican algunos índices de precisión:

Para más información, consulta cómo afecta la temperatura del fluido al rendimiento del transductor de presión.

¿Cómo afectan los sellos de diafragma a la precisión?

Los sellos de diafragma introducen un error porque la presión del proceso atraviesa un diafragma flexible y el fluido de relleno antes de llegar al elemento sensor. La expansión del fluido de relleno provocada por la temperatura es el factor más importante, seguido de la menor precisión a bajas presiones, una respuesta más lenta y los efectos de la posición de montaje.

Para reducirlo al mínimo:

• Utiliza el diafragma más grande que sea posible para obtener una mayor sensibilidad.
• Mantén los capilares cortos para limitar el volumen de llenado y la exposición a la temperatura.
• Elige un líquido de relleno con baja expansión térmica adecuado para tu rango de temperaturas.
• Calibra el instrumento y el sello como si fueran un único sistema.

¿Quiere saber más?

Como puede ver, hay muchos factores que influyen a la hora de determinar la precisión de los instrumentos de presión y temperatura. Consulte los recursos relacionados que figuran a continuación o póngase en contacto con nosotros si tiene alguna pregunta concreta. Mientras tanto, descargue nuestra guía para determinar la precisión de su declaración de precisión.