Formas de calibrar un transductor de presión

En sectores como la fabricación, la energía, la climatización y el control de procesos, la medición precisa de la presión es fundamental para mantener la seguridad, la eficiencia y la calidad del producto. Con el tiempo, incluso los transductores de presión de alta calidad pueden sufrir desviaciones, es decir, una desviación gradual entre la presión real y la medida causada por vibraciones, cambios de temperatura o desgaste normal.

La calibración restablece la precisión comparando la salida del transductor con una norma de referencia conocida y realizando los ajustes necesarios. Pero con los múltiples métodos de calibración disponibles, el enfoque correcto depende de su entorno, equipo y requisitos de precisión.

Como líder reconocido en instrumentación de presión y temperatura, Ashcroft aborda este desafío con los clientes con frecuencia. En este artículo, usted aprenderá por qué la calibración del transductor de presión es esencial, cómo el ajuste a cero y el span preservan la precisión en el tiempo, la diferencia entre los estándares de calibración primarios y secundarios, y los métodos de laboratorio y de campo que son los más adecuados tanto para aplicaciones cotidianas como peligrosas.

¿Por qué calibrar un transductor?

Los transductores de presión convierten la presión aplicada en una señal eléctrica de salida. Con el tiempo, esas señales pueden desviarse de la lectura de presión real debido a la tensión mecánica o a factores ambientales.

La calibración verifica que la salida del transductor se alinea con un estándar de referencia primario o secundario conocido. Si se detectan desviaciones, pueden realizarse ajustes para que vuelva a cumplir las especificaciones.

Según la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos(ASME), el instrumento de referencia utilizado para la calibración debe ser al menos cuatro veces más preciso que el dispositivo que se está comprobando. Esta directriz suele denominarse regla 4:1. Por ejemplo, un transductor con una precisión nominal de ±1% de la escala completa debe calibrarse utilizando un patrón con una precisión de ±0,25% o superior.

Figura 1. Razones por las que puede ser necesario calibrar la presión

¿Qué es el ajuste de cero y de intervalo en el proceso de calibración?

Una parte fundamental de cualquier proceso de calibración es saber qué se está ajustando realmente: los puntos cero y de intervalo que definen la precisión.

Cada transductor de presión tiene dos puntos de referencia críticos: cero y span:

• El offset cero es el error de salida en el extremo de baja presión del rango (o vacío total para rangos compuestos).
• El offset de span es el error de salida en el extremo de presión máxima del rango

Con el tiempo, los ciclos de presión repetidos, los cambios de temperatura o el envejecimiento de los componentes pueden provocar desviaciones en estos puntos finales. La posibilidad de ajustar el cero y el intervalo permite a los usuarios corregir esos desplazamientos, alineando la señal de salida del transductor con los valores de presión reales sin necesidad de devolver la unidad al fabricante.

Ventajas de la posibilidad de ajustar el cero y el intervalo

• Mantenimiento in situ: Permite la recalibración in situ, lo que minimiza el tiempo de inactividad.
• Rentabilidad: Reduce la necesidad de recurrir a un servicio externo de recalibración o de sustituir el sensor.
• Retención de la precisión: Mantiene un rendimiento fiable en aplicaciones exigentes

Sin embargo, mientras que los ajustes de cero y span corrigen el rendimiento en los extremos bajo y alto del rango, pero no necesariamente entre ellos. 

Ahora que hemos definido lo que ajusta la calibración, veamos cómo puede hacerse. Por lo general, los métodos de calibración se dividen en dos categorías: la calibración en laboratorio, para una gran precisión y trazabilidad, y la calibración sobre el terreno, para una verificación y ajuste rápidos.

Patrones de calibración primarios y secundarios

Todo proceso de calibración se basa en patrones de referencia que definen la precisión. Éstos se clasifican en primarios y secundarios:

• Los patrones primarios son los dispositivos de referencia de mayor precisión disponibles. Establecen la presión basándose en principios físicos fundamentales y no en una comparación. A comprobador de peso muerto es el ejemplo más conocido de patrón primario de presión. Como genera una presión conocida y trazable, se utiliza en laboratorios para validar otros instrumentos.
  
  
• Los patrones secundarios son instrumentos que se han calibrado con respecto a un patrón primario. Mantienen una gran precisión y se utilizan para calibrar instrumentos de trabajo tanto en laboratorio como sobre el terreno. Algunos ejemplos son los calibradores digitales y los calibradores manuales.

Comprender cómo se relacionan las normas primarias y secundarias garantiza que su proceso de calibración mantenga una ruta de trazabilidad clara hasta una norma nacional como el Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST), garantizando la precisión y la conformidad en sus registros de medición.

Mientras que los patrones de calibración definen la referencia para la precisión, el método de calibración describe cómo se aplica esa referencia en la práctica. Las siguientes secciones describen estos métodos en detalle, desde las pruebas de precisión en laboratorio hasta la calibración en campo y en zonas peligrosas.

En el laboratorio: calibración manual con un comprobador de peso muerto

Los comprobadores de peso muerto, como el Aschroft® Deadweight Tester 1305D, se consideran la norma principal para la calibración de la presión y el mejor enfoque para la verificación de alta precisión. Funciona según el principio fundamental de que la presión se crea aplicando una fuerza conocida sobre un área específica.

Cómo se hace:

• Conecte el transductor y un manómetro de referencia al comprobador
• Aplique pesos conocidos para generar puntos de presión en todo el intervalo de medición
• Comparar la salida eléctrica del transductor (tensión o corriente) con las lecturas de referencia.
• Ajustar cero y span hasta que ambos coincidan

Este método ofrece una precisión y trazabilidad extremadamente altas, pero requiere condiciones controladas, por lo que es el más adecuado para entornos de laboratorio o cuando se calibran instrumentos de referencia maestros.

Sobre el terreno: método con calibradores manuales o digitales

Cuando enviar instrumentos a un laboratorio no es práctico, los técnicos pueden utilizarinstrumentos portátiles como el Calibrador portátil Ashcroft® ATE-2 y Calibradores de Prueba Digitales Ashcroft para proporcionar una solución versátil en el campo para el mantenimiento preventivo, comprobaciones rápidas y verificación in situ.

Cómo se hace:

• Conecte el transductor y el calibrador en un bucle con una fuente de presión
• Aplique presión utilizando una bomba o un regulador
• Compara la salida del transductor con la pantalla del calibrador
• Ajuste el cero y el intervalo mecánicamente o mediante el software de configuración si las lecturas difieren.

Este enfoque permite una verificación periódica sobre el terreno con una buena precisión y un tiempo de inactividad mínimo, lo que resulta ideal para mantener el rendimiento entre calibraciones de laboratorio.

Calibración de transductores de presión en zonas peligrosas

En industrias como las del petróleo y el gas, el procesamiento químico o la pintura y el revestimiento, la calibración se produce a menudo en entornos peligrosos en los que hay gases, vapores o polvos explosivos. En estos casos, los transductores deben estar certificados como a prueba de explosiones (XP), intrínsecamente seguros (IS) o no incendiarios (NI), cada uno de los cuales ofrece una protección diferente:

• A prueba de explosiones (XP): Contiene cualquier ignición dentro de la carcasa
• Intrínsecamente seguro (IS): Limita la energía eléctrica para evitar chispas
• No incendiario (NI): Restringe la energía en condiciones normales.

Los métodos tradicionales de calibración que implican abrir la carcasa o ajustar los tornillos internos no se pueden realizar de forma segura en estos entornos. Para hacer frente a esto, el transductor de presión intrínsecamente seguro Ashcroft® E2S y el transductor de presión a prueba de explosión E2F incorporan ajuste de cero y span diseñado para áreas peligrosas.

Calibración magnética con transductores de presión Ashcroft

El Transductor de Presión Ashcroft® Serie E2 cuenta con un sistema de calibración magnética externa que permite a los usuarios realizar ajustes precisos de cero y span sin necesidad de abrir la carcasa. Estas opciones ofrecen una calibración de campo segura, eficiente y repetible en aplicaciones peligrosas o al aire libre.

Cómo funciona:

• El E2G incluye un sensor magnético interno que responde a una herramienta magnética de calibración
• Manteniendo el imán cerca de los puntos marcados en la carcasa se activa el modo de calibración
• Esto permite realizar correcciones de cero y de span de forma rápida y segura - Ver vídeo para más detalles

Ventajas magnéticas

• No invasivo: Conserva la integridad a prueba de explosiones y el sellado IP66/67
• Rápida: La calibración puede realizarse en cuestión de minutos
• Seguro: Sin herramientas ni exposición eléctrica en zonas peligrosas
• Repetible: Garantiza la estabilidad a largo plazo y el cumplimiento de la normativa de seguridad SIL 3

Al calibrar en zonas peligrosas, asegúrese de utilizar únicamente herramientas magnéticas homologadas y eegúrese de que todos los calibradores portátiles o fuentes de alimentación estén homologados para la misma zona peligrosa o aislados mediante barreras. Para mantener la conformidad con la certificación, siga siempre la documentación de instalación y seguridad del fabricante.

Independientemente de la aplicación, la calibración periódica garantiza que los transductores de presión proporcionen mediciones uniformes y fiables durante toda su vida útil. Comprender la ajustabilidad del cero y el intervalo, junto con el papel de los patrones primario y secundario, ayuda a determinar el mejor método para mantener la precisión. 

¿Quiere saber más?

Esta información ofrece una base sólida para calibrar su instrumento de presión, pero es posible que tenga más preguntas. A continuación le ofrecemos algunos artículos adicionales que pueden ser de su interés. 

• Ventajas del ajuste del cero y el margen
• Causas de la desviación del cero y del valor de referencia en los sensores de presión
• Calibración de sensores de baja presión en entornos críticos
• Elección de transductores de presión para hidrógeno y ubicaciones peligrosas
• ¿Cuánto cuestan los transductores de presión?

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