Representación exacta de las variables de procesos
La representación exacta de las variables de procesos es importante por varias razones. La seguridad de los procesos, la automatización, el rendimiento, la calidad y la eficiencia se ven influidos por la precisión del valor medido.
Por eso, es fundamental que el diseño y la ingeniería de los sistemas de control de procesos incorporen componentes con especificaciones de máxima precisión, en la mayoría de condiciones ambientales.
Tomemos como ejemplo los transmisores de temperatura.
La medición precisa de la temperatura es fundamental para la seguridad y la eficiencia de muchos procesos industriales en las industrias: química, siderúrgica, farmacéutica, petróleo y el gas por nombrar solo algunas. Las señales muy pequeñas de los sensores de temperatura, como termopares y RTD, hacen que a menudo se utilice un transmisor de temperatura tanto para convertir los mV o resistencia en una señal más robusta de 4-20 mA para ofrecer una inmunidad mejorada a las interferencias de la señal.
La precisión con la que el transmisor de temperatura puede convertir y retransmitir la señal del sensor es, por lo tanto, un factor importante en la precisión general del lazo del proceso.
La precisión del transmisor de temperatura está influenciada por una serie de factores externos e internos. Algunos de los factores externos son el ruido de alta frecuencia, la temperatura ambiente, la alimentación y el ruido de inducción. Internamente, los componentes no lineales, el autocalentamiento o el ruido interno también afectan negativamente a la precisión de los dispositivos.
La calidad del diseño mecánico y eléctrico de un transmisor de temperatura determina la eficacia con la que se suprimen todos estos factores y, a su vez, la precisión con la que se representa el valor del proceso.
Todos los factores mencionados contribuyen a la precisión de los transmisores de temperatura y, por lo tanto, deben incluirse en cualquier cálculo de la precisión del transmisor.
Analicemos más detalladamente algunos de estos factores:
Coeficiente de temperatura:
Todos los equipos electrónicos están influenciados por los cambios en la temperatura ambiente. Los fabricantes normalmente calibran los dispositivos a temperatura ambiente (+20°C). Sin embargo, cuanto más se desvíe la temperatura ambiente de la temperatura de calibración, mayor será la inexactitud.
El coeficiente de temperatura es el término utilizado para cuantificar este efecto en la precisión. El coeficiente de temperatura puede representarse como % del span /°C o como °C/°C, por ejemplo.
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| La precisión de la medición cambia cuando la temperatura ambiente es distinta a la temperatura a la que se calibró el dispositivo en fábrica. | |
| Ejemplo: Tcoef = 0,01 °C/°C, Tamb = 35°C, Cal = 20°C Tcoef = 0,01 x (35-20) = 0,15°C |
Cuanto más bajo sea el coeficiente de temperatura, más preciso y estable será el transmisor en los distintos rangos de temperatura ambiente.
Error de linealidad:
Normalmente se representa como el ±0,1% del span, por ejemplo. Este es el margen de error máximo que el transmisor tiene respecto a la curva ideal.
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| El error de linealidad es el límite máximo dentro del que se permite que oscile el error actual. El error aumenta cuando se mide en rangos de temperatura más altos. |
La no linealidad y la repetibilidad normalmente se incluyen en los valores de precisión indicados en las fichas técnicas y los manuales de los transmisores de temperatura.
Precisión típica y "la peor" precisión:
Cuando se comprueba la precisión, normalmente solo se cambia el parámetro que se va a comprobar. Todos los demás parámetros se mantienen constantes para obtener una perspectiva clara del impacto del parámetro.
Las precisiones pueden diferir en un sentido positivo o negativo respecto al valor ideal. Por lo tanto, una precisión típica se calcula como la suma de cada una de las variables al cuadrado; por ejemplo:
La peor precisión indica la suma de las desviaciones, donde teóricamente se supone que todos los errores se mueven en el mismo sentido en el que se produce el mayor error posible.
Ejemplo de cálculo:
| Entrada de temperatura | Pt100 Ω |
| Rango de temperatura | 0...150°C |
| Temperatura ambiente, Tamb |
35°C |
| Precisión | <±0,18°C |
| Coeficiente de temperatura | <±0,01°C/°C |
| Temperatura de calibración | 20°C |
| Coeficiente de temperatura | = 0,01 x (35-20) = ±0,15°C |
Precisión típica (según la fórmula):
Peor precisión (según la fórmula):
*Al hacer los cálculos también pueden tenerse en cuenta otras inexactitudes debidas a la desviación de la fuente de alimentación y a la compatibilidad electromagnética, si se detallan en la ficha técnica del producto
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Dependiendo del fabricante, las especificaciones de precisión suelen estar representadas con términos o unidades diferentes; por eso, si se desea comparar las especificaciones de precisión de dos productos, es importante utilizar los mismos términos para crear un marco de referencia fiable.
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