¿Qué provoca la deriva en las mediciones eléctricas en los procesos críticos?

La deriva en las mediciones eléctricas puede deberse a cambios de temperatura, presión o ciclos térmicos, tensiones mecánicas, humedad, contaminación y alteraciones en el elemento sensor o en los componentes electrónicos del sensor. Sin embargo, no toda variación en la lectura se debe necesariamente a una deriva real. Los problemas de cableado, las interferencias eléctricas y las condiciones de instalación pueden provocar errores que se asemejan a una deriva, incluso cuando el sensor en sí no ha sufrido ninguna alteración.

En un proceso crítico, esa distinción es importante. Un pequeño error de medición puede afectar a una decisión de control o a las condiciones del proceso mucho antes de que el instrumento falle por completo.

Los transductores de presión, los RTD y los termopares pueden presentar errores de medición por diferentes motivos. Comprender el origen de la variación puede ayudarte a determinar si el problema requiere una recalibración, cambios en la instalación o la sustitución del sensor.

Lea este artículo para aprender:

• Qué significa la deriva de medición y en qué se diferencia de otros errores de medición
• ¿Qué provoca que los transductores de presión, los RTD y los termopares pierdan precisión?
• Cómo pueden afectar a las lecturas las interferencias eléctricas y las condiciones de instalación
• Cómo solucionar un problema de variación en una medición
• Qué hay que comprobar antes de volver a poner un instrumento en servicio

¿Qué significa la deriva de la medición en un proceso crítico?

La deriva de medición es un cambio gradual en la salida de un instrumento con respecto a una referencia conocida, incluso cuando la condición medida no ha variado. La deriva verdadera suele desarrollarse con el tiempo. Una lectura que se dispara, fluctúa o cambia repentinamente cuando se pone en marcha un equipo cercano puede indicar, en cambio, una interferencia eléctrica, una conexión suelta o un cambio real en el proceso.

En el caso de un transductor de presión, el error de medición puede manifestarse de la siguiente manera:

• Desviación del cero: Un error de salida en el extremo inferior del rango de medición calibrado.
• Error de amplitud: Un error de salida en el punto de medición de plena escala.
• Deriva: Cambio gradual en la salida que se produce con el tiempo debido a factores como la temperatura, la humedad, la tensión mecánica o los ciclos repetidos de presión. 

Ten en cuenta que el límite inferior del rango de un transductor de presión no es necesariamente 0 psi. Por ejemplo, un transductor de rango compuesto puede comenzar en vacío. Antes de identificar una desviación como deriva, compare el instrumento con una referencia adecuada en varios puntos a lo largo de su rango de medición.

¿Qué provoca que varíe la señal de salida de un transductor de presión?

La señal de salida de un transductor de presión puede variar cuando las condiciones ambientales, los ciclos repetidos de presión o las tensiones mecánicas afectan al elemento sensor o a los componentes electrónicos.

Entre los factores que más suelen influir se encuentran:

• Temperatura: Los cambios en la temperatura ambiente o de proceso pueden afectar a los materiales del sensor y a los componentes electrónicos, alterando la señal de salida. Al revisar las especificaciones, hay que distinguir entre el rango de temperatura compensado del instrumento y sus límites de temperatura de funcionamiento más amplios.
• Ciclos de presión: La deflexión repetida del diafragma puede afectar gradualmente al elemento sensor y alterar su valor de referencia.
• Humedad y humedad: La humedad puede afectar a las conexiones eléctricas, al aislamiento y a otros componentes del sistema de medición.
• Tensiones mecánicas y vibraciones: Las pulsaciones repetidas pueden afectar a las conexiones o al conjunto sensor y contribuir a que varíen las mediciones.
• Cambios en los componentes con el paso del tiempo: Los componentes electrónicos y sensores pueden sufrir cambios graduales que afecten al cero, al rango de medición o a la salida general.

Algunos transductores de presión Ashcroft®, incluidas las series E2G, CXLdp y DXLdp, permiten ajustar el cero y el intervalo. Sin embargo, primero hay que determinar por qué ha variado la salida. Un ajuste puede corregir un desplazamiento, pero no puede reparar un elemento sensor dañado ni solucionar un problema de instalación.

¿Por qué las interferencias eléctricas pueden confundirse con una deriva de la medición?

Las interferencias eléctricas pueden alterar la señal de salida de un transductor de presión sin que se produzca un cambio correspondiente en la presión. A diferencia de la deriva persistente, el error puede aparecer únicamente cuando los equipos cercanos están en funcionamiento.

Los accionamientos de motor, el cableado de alimentación y las fuentes de radiofrecuencia pueden provocar interferencias electromagnéticas (EMI) o interferencias de radiofrecuencia (RFI). En entornos de semiconductores y otros entornos con elevadas exigencias eléctricas, los equipos de alta potencia también pueden constituir fuentes adicionales de interferencia.

Busca patrones como:

• Un valor que cambia cuando se pone en marcha un motor o un accionamiento
• Una señal que se vuelve inestable durante un ciclo concreto del equipo
• Una lectura que vuelve a la normalidad cuando se apagan los equipos cercanos
• Un error que desaparece cuando se comprueba el instrumento en condiciones controladas

Si observa estos patrones, compruebe el tendido de los cables, el apantallamiento, la puesta a tierra y las conexiones eléctricas antes de volver a calibrar el sensor.

Los transductores de presión Ashcroft E2 y G2, por ejemplo, están diseñados para limitar los efectos de las interferencias electromagnéticas (EMI) y de radiofrecuencia (RFI). Sin embargo, es necesario tener en cuenta la instalación en su conjunto, ya que las interferencias pueden entrar en la ruta de medición desde fuera del propio sensor. 

¿Por qué los RTD y los termopares pierden precisión con el paso del tiempo?

Tanto los RTD como los termopares pueden presentar errores de medición, pero las causas difieren, ya que ambas tecnologías miden la temperatura de forma diferente.

¿A qué se debe la deriva en las mediciones de RTD?

Los RTD son conocidos por su estabilidad, pero el elemento sensor, el cableado y el entorno pueden afectar a la lectura.

Entre las causas más comunes se encuentran:

• Humedad y corrosión: La entrada de humedad puede dañar el aislamiento, los terminales y otros componentes del sensor, lo que puede provocar lecturas inestables o desviaciones en la calibración.
• Vibraciones: Las tensiones mecánicas repetidas pueden debilitar los cables de conexión, las uniones o el elemento sensor.
• Problemas de cableado: Las conexiones sueltas, los cables dañados y una instalación incorrecta pueden provocar lecturas erróneas o inconsistentes.
• Resistencia de los cables de conexión: Esto es especialmente importante en las configuraciones de RTD de dos hilos, en las que la resistencia de los cables pasa a formar parte de la medición.
• Exposición ambiental a largo plazo: Las temperaturas elevadas y las condiciones de funcionamiento adversas pueden afectar gradualmente a la precisión de las mediciones.

¿Qué provoca la deriva de los termopares?

La deriva del termopar se produce cuando las condiciones ambientales o mecánicas alteran las propiedades de los materiales del termopar.

Entre las causas más comunes se encuentran:

• Temperaturas elevadas prolongadas
• Ciclos térmicos
• Golpes y vibraciones mecánicas
• Oxidación y corrosión
• Contaminación
• Envejecimiento de los materiales de los termopares

A temperaturas elevadas, estos efectos pueden acelerarse. Los cambios en las aleaciones de los termopares pueden alterar la señal de milivoltios que se utiliza para determinar la temperatura. 

Una comprobación de calibración permite determinar el grado de error existente mediante la comparación del termopar con una referencia conocida y trazable en condiciones controladas. Sin embargo, la calibración no revierte los cambios permanentes que se han producido en el material del termopar. Si el error resultante supera la tolerancia admisible del proceso, será necesario sustituirlo. 

¿Cómo puede afectar la instalación a las mediciones de presión muy baja?

En aplicaciones de muy baja presión, la longitud de la tubería, la temperatura y la propia referencia de presión pueden influir en la presión que llega a un sensor diferencial. Esto significa que la variación mostrada puede tener su origen en la configuración de la medición y no en el elemento sensor.

Esto es especialmente importante en entornos controlados, donde las diferencias de presión pueden medirse en centésimas de pulgada de columna de agua. A estos niveles, unas variables de instalación aparentemente insignificantes pueden llegar a ser significativas.

Antes de ajustar el transductor, comprueba lo siguiente:

• Tubos de detección tanto de alta como de baja presión
• Longitud y trazado de los conductos
• Exposición a la temperatura a lo largo de la tubería
• Conexiones y posibles fugas
• La referencia de presión utilizada en la medición

La construcción del sensor también puede influir en la estabilidad a largo plazo. La tecnología Ashcroft® Si-Glas™ utiliza un diafragma de silicio microfabricado y un diseño de capacitancia diferencial. Su elemento sensor está fabricado sin resinas epoxi ni otros materiales orgánicos que puedan contribuir a la deriva o a la degradación mecánica con el paso del tiempo. 

Sin embargo, un elemento sensor estable no puede eliminar los errores que se producen en otras partes del sistema de medición instalado.

¿Cómo se determina el origen de una medida que varía?

Se puede identificar el origen de una variación en la medición comparando el instrumento con una referencia conocida y, a continuación, determinar si el patrón apunta al sensor, al circuito eléctrico, a la instalación o al propio proceso. Evita realizar un ajuste de calibración basándote en una sola lectura inusual. En su lugar, compruebe la repetibilidad y compare el resultado actual con los registros de calibración anteriores, si están disponibles.

Primeras comprobaciones para detectar posibles desviaciones aparentes en las mediciones

¿Con qué frecuencia se debe comprobar si un instrumento presenta desviaciones en las mediciones?

No existe un intervalo de calibración único que se aplique a todos los instrumentos de presión o temperatura. La frecuencia con la que se debe comprobar la deriva del instrumento depende de la aplicación, las condiciones de funcionamiento, la tolerancia requerida y cualquier requisito de calidad o normativo aplicable.

El historial de calibración también puede ayudar a determinar si un instrumento se mantiene estable o si se está acercando gradualmente a su límite admisible. En el caso de los termopares, por ejemplo, Ashcroft recomienda basar la frecuencia de calibración en factores como la temperatura de funcionamiento, la exposición ambiental y la tolerancia de medición requerida. 

En lugar de considerar cada calibración como un hecho aislado, compara los resultados obtenidos a lo largo del tiempo. Una tendencia que se vaya perfilando puede proporcionar información útil sobre el estado del sensor y sobre si el intervalo de calibración actual sigue siendo adecuado.

¿Qué hay que comprobar antes de volver a poner un instrumento en servicio?

Comprueba todo el recorrido de la medición, no solo el valor que muestra el instrumento. El objetivo es confirmar que la medición se ajusta a la tolerancia del proceso en sus condiciones reales de funcionamiento.

Lista de comprobación para la reincorporación al servicio

• Documenta el valor inicial: Anota la lectura tal y como se ha obtenido y la referencia utilizada para evaluarla.
• Identificar el origen: Determina si el error se originó en el sensor, el cableado, el entorno eléctrico, la instalación o el proceso.
• Soluciona la causa: Repara los problemas de cableado o de instalación, recalibra cuando sea necesario o sustituye cualquier sensor dañado.
• Comprueba más de un valor: Comprueba el instrumento en los puntos de prueba que requiera la aplicación, en lugar de basarte en una única medición.
• Confirmar la tolerancia del proceso: Asegúrese de que la medición resultante se ajusta a los requisitos de precisión de la aplicación.
• Anota el resultado: Conserva las lecturas tal y como están para que las futuras inspecciones puedan revelar una tendencia en lugar de una discrepancia aislada.

¿Quiere saber más?

La deriva de la medición no siempre significa que un instrumento haya fallado. Una lectura variable puede deberse al elemento sensor, a la electrónica, al cableado, a la instalación o incluso a las condiciones del entorno en el que se realiza la medición.

Si tienes alguna duda sobre la medición de la presión o la temperatura en una aplicación exigente, consulta los recursos relacionados que figuran a continuación o ponte en contacto con nosotros para hablar con un experto en productos.