¿Qué hace que los sensores de presión OEM sean precisos y repetibles?

¿Qué tienen en común los coches de carreras, los vehículos todoterreno y cualquier otra máquina o sistema de alto rendimiento? Sólo son tan buenos como los instrumentos que se encuentran bajo el capó. De hecho, algo tan pequeño como el dispositivo de detección de presión puede tener un gran impacto en el éxito o el fracaso a la hora de cumplir las expectativas operativas de su equipo.

Como constructor de equipos, usted espera que sus instrumentos de medición de presión OEM sean precisos. Eso es un hecho. Pero incluso si no es lo más importante de inmediato, lo que usted quiere aún más que la precisión es la repetibilidad a largo plazo.

Ashcroft ha estado fabricando instrumentos de medición de presión desde 1852. Por lo tanto, entendemos lo difícil que puede ser encontrar instrumentos de alta calidad, precisos y rentables que vayan más allá para ofrecer un rendimiento constante a largo plazo. Esto es especialmente importante en el caso de los sensores que se utilizan en condiciones duras de exposición a amplios rangos de temperatura, ciclos de vida elevados y vibraciones. Cada uno de estos factores puede afectar a la precisión y repetibilidad de las mediciones de presión críticas.

Este artículo explicará los elementos de un sensor de presión OEM, aclarará la diferencia entre repetibilidad y precisión, y le mostrará qué hace que un sensor sea preciso y repetible a lo largo del tiempo. Cuando termine de leerlo, sabrá cuáles son los factores clave que debe tener en cuenta a la hora de adquirir un sensor de presión de alto rendimiento para las exigentes condiciones de ciclo de vida que pueden ser comunes a muchas aplicaciones.

Por qué son tan importantes la precisión y la repetibilidad.

Su equipo soporta una serie de condiciones difíciles, y usted depende de sus sensores para saber cuándo algo va mal. Por eso es crucial incorporar sensores de presión que puedan soportar condiciones muy diversas y seguir funcionando de forma fiable durante un periodo prolongado. El factor más importante a la hora de seleccionar un sensor de presión es la capacidad del instrumento para alcanzar y mantener el nivel de precisión deseado durante todo el tiempo de funcionamiento previsto del equipo y las condiciones ambientales. 

Elementos clave de los sensores de presión típicos de los fabricantes de equipos originales.

Sensores como el Transductor de Presión Ashcroft G2 y el Transductor de Presión S1 son dos ejemplos de instrumentos específicamente diseñados para medir y monitorear niveles de alta presión en la fabricación de equipos originales (OEM) y aplicaciones, así como en procesos industriales.

He aquí un vistazo a algunos de los elementos clave de un sensor de presión OEM y su propósito:

Figura 1: Elementos del sensor de presión OEM.

¿Cuál es la definición de precisión y repetibilidad?

Tanto la precisión como la repetibilidad son características importantes que deben tenerse en cuenta a la hora de seleccionar un instrumento de medición de la presión, especialmente en aplicaciones en las que se requiere un rendimiento del equipo a largo plazo sin necesidad de ajustar el sensor.

En efecto, la precisión de su sensor se expresa por su inexactitud. En otras palabras, ¿cuánto se desvía el valor deseado de una presión específica del error aceptable de esa medición? Este error aceptable se calcula como un porcentaje de la salida medida del sensor en comparación con la salida ideal. Se expresa como un porcentaje del rango de presión del sensor. 

Como referencia, aquí tiene las declaraciones de exactitud más habituales: La precisión es el resultado del proceso de calibración de producción que linealizará la señal de salida para alcanzar el rendimiento deseado por el fabricante.

La repetibilidad es inherente al diseño, el material y las técnicas de producción utilizadas en la fabricación del sensor, y no puede derivarse ni controlarse durante el proceso de calibración. Sin embargo, es el factor clave que determina la precisión del sensor de presión acabado y la consistencia de la medición a largo plazo. Un sensor de presión que incorpore un elemento sensor de alta repetibilidad garantizará un rendimiento estable del sistema a lo largo de un período de tiempo prolongado sin ningún tipo de recalibración o puesta a cero.   

¿Qué incluye una declaración de exactitud?

Múltiples elementos contribuyen a una declaración general de precisión o rendimiento del sensor. Aunque en general no existen normas industriales, los siguientes son los elementos más comúnmente declarados y representan la mayor parte (si no la totalidad) de la posible inexactitud del sensor. Normalmente se expresan como % del fondo de escala o span:  

• Error de no linealidad: La desviación entre la línea de tendencia lineal de un instrumento y su línea de salida ideal.\
• Error de histéresis: La desviación en la salida del instrumento cuando aumenta la presión en comparación con cuando disminuye.
• Error de no repetibilidad: La desviación máxima para cualquier lectura de presión dada sobre el rango de presión calibrado después de un # definido de ciclos, a menudo 3-5 ciclos. Podría decirse que el error de no repetibilidad es el menos apreciado o comprendido, pero en muchos casos es el más importante. Esto es especialmente cierto cuando se tienen en cuenta las expectativas de rendimiento a lo largo del tiempo, que normalmente se expresan como estabilidad.
• Error de desviación cero: La desviación de la lectura real frente a la ideal a presión cero.
• Error de ajuste de span: La desviación de la lectura real frente a la ideal para la presión de span (la diferencia de cero a la lectura de presión a escala completa).
• Error del coeficiente de temperatura de cero y span: Este error representa la desviación máxima en la salida de offset de cero y span cuando la temperatura varía del ajuste calibrado ambiente a cualquier otra temperatura dentro del rango calibrado especificado.

Tecnología del elemento sensor: el principal factor que contribuye a la repetibilidad del sensor de presión.  

Al elegir un sensor para su aplicación de presión, las declaraciones de precisión pueden variar entre los distintos fabricantes de instrumentos de presión. Por eso, el mejor indicador para determinar el rendimiento a largo plazo de los instrumentos empieza por la tecnología de detección.

Los sensores de presión incorporan diversas tecnologías de detección, como galgas extensométricas adheridas, elementos piezoresistivos, capacitivos o piezoeléctricos. Cada tecnología incorpora sus propias características de repetibilidad. Dependiendo de la aplicación, las expectativas de ciclo de vida del sensor, factores externos como la vibración, la temperatura, etc., la tecnología de detección puede marcar la diferencia a la hora de cumplir o superar las expectativas de rendimiento del producto del OEM.

Tecnología de deposición química de vapor (CVD)
Este elemento sensor de alta tecnología es un gran ejemplo de la avanzada tecnología utilizada en los sensores de presión de alta precisión. Está diseñado para mantener una alta fiabilidad y rendimiento en todas las aplicaciones de media y alta presión. Los transductores de presión Ashcroft, incluyendo el sensor de presión OEM S1, el G2 y nuestros transmisores de presión de alta pureza ZT y ZX, todos utilizan la tecnología de detección CVD para lograr una medición de presión precisa y consistente. Vea este vídeo para obtener más información.

A continuación se indican otros factores que deben tenerse en cuenta cuando la precisión es importante:

1. Calibración: Cuando sea importante reducir el tiempo dedicado a corregir los errores de desplazamiento del cero y del intervalo en la producción o en la instalación sobre el terreno, revise las declaraciones de precisión para verificar la inclusión de los errores de desplazamiento del cero y del intervalo. Y, cuando desee evitar costosas actividades de recalibración en campo, revise las declaraciones de repetibilidad o estabilidad o los detalles del elemento sensor frente a las demandas de la aplicación.

2. 2.Construcción: Los materiales mojados deben cumplir los requisitos necesarios de compatibilidad a largo plazo de la aplicación. Las aplicaciones de alta presión, en particular las de ciclo de vida elevado, pueden beneficiarse de una construcción soldada del sensor frente a una junta tórica.

3. 3.Temperatura: La declaración de precisión del sensor debe proporcionar una declaración de especificación clara sobre el rango de temperatura de aplicación necesario. Muchas aplicaciones OEM requieren un rendimiento repetible y estable en un amplio rango de temperaturas de funcionamiento.

4. 4.Acondicionamiento de la señal: Este circuito está diseñado para amplificar, filtrar y linealizar la señal de salida del sensor, lo que minimiza las distorsiones de la señal y el ruido para ayudar a mejorar la precisión. Esto puede ser especialmente importante en entornos con alto nivel de ruido y CEM.

5. Protección ambiental: El grado de protección de entrada (IP) del sensor debe cumplir los requisitos de la aplicación. Dependiendo de la esperanza de vida del sensor, de si hay cables de conexión (y de si se retiran sobre el terreno) y de la exposición real al agua, la carcasa del sensor podría ser un factor a tener en cuenta a la hora de cumplir la esperanza de vida del sensor. En particular, si se requiere "ventilación" para una medición adecuada de la presión manométrica, el diseño de la ventilación en la carcasa del sensor es crítico.

6. 6.Rango de presión y resolución. En muchas aplicaciones, existe un equilibrio para lograr una resolución óptima de la señal de salida y, al mismo tiempo, garantizar que el sensor pueda soportar las condiciones máximas de presión de funcionamiento con un elevado número de ciclos de presión. La elección de la tecnología de detección puede tener un gran impacto tanto en la utilidad de la resolución de salida en forma de alta repetibilidad, al tiempo que contribuye directamente a que el sensor pueda soportar las condiciones de presión de funcionamiento. Esto podría ser especialmente importante en aplicaciones complejas basadas en fluidos, dado el factor añadido de los efectos del martillo hidráulico.

Hay mucho más que aprender sobre la precisión de los sensores de presión.  

Ahora que sabe qué hace que los sensores de alta presión sean precisos y repetibles, puede buscar la solución que mejor se adapte a su aplicación. Tenga en cuenta estos factores para evitar problemas y mantener su sistema o equipo en funcionamiento de forma segura y eficaz. Eche un vistazo a estos otros recursos y póngase en contacto con nosotros si tiene alguna pregunta. 

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