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Campo de Medida
El campo de medida (range) es el espectro o conjunto de valores de la variable medida que están
comprendidos dentro de los límites superior e inferior de la capacidad de medida, de recepción o
de transmisión del instrumento. Viene expresado estableciendo los dos valores extremos.
Ejemplo: un manómetro de intervalo de medida 0- 10 bar, un transmisor de presión electrónico de
0-25 bar con señal de salida 4-20 mA c.c. o un instrumento de temperatura de 100-300 °C.
Otro término derivado es el de dinámica de medida o rangeabilidad (rangeability), que es el cociente
entre el valor de medida superior e inferior de un instrumento. Por ejemplo, una válvula de control
lineal que regule linealmente el caudal desde el 2% hasta el 100% de su carrera tendrá una
rangeabilidad de 100/2 = 50.
Span
El alcance (span) es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento. Ejemplo:
Un manometro con un rango de 0 a 10 bar, su spsn sera de 10 bar.
Un transmisor de temperatura con un rango de -10 a 70 °C, su spsn sera de 60 °C.
Error
El error de la medida es la desviación que presentan las medidas prácticas de una variable de proceso con
relación a las medidas teóricas o ideales, como resultado de las imperfecciones de los aparatos y de las variables parásitas que afectan al proceso. Es decir:
Error = Valor leído en el instrumento - Valor ideal de la variable medida
El error absoluto es:
Error absoluto = Valor leído - Valor verdadero
El error relativo representa la calidad de la medida y es:
Error relativo = Error absoluto / Error verdadero
Si el proceso está en condiciones de régimen permanente existe el llamado error estático. En condiciones
dinámicas el error varía considerablemente debido a que los instrumentos tienen características comunes
a los sistemas fisicos: absorben energía del proceso y esta transferencia requiere cierto tiempo para ser transmitida, lo cual da lugar a retardos en la lectura del aparato. Siempre que las condiciones sean dinámicas, existirá en mayor o menor grado el llamado error dinámico (diferencia entre el valor instantáneo
y el indicado por el instrumento): su valor depende del tipo de fluido del proceso, de su velocidad, del elemento primario (termopar, bulbo y capilar), de los medios de protección (vaina), etc. El error medio del instrumento es la media aritmética de los errores en cada punto de la medida determinados para todos
los valores crecientes y decrecientes de la variable medida.
Incertidumbre de la Medida
Cuando se realiza una operación de calibración, se compara el instrumento a calibrar con un aparato
patron para averiguar si el error (diferencia entre el valor leído por el instrumento y el verdadero valor
medido con el aparato patrón) se encuentra dentro de los límites dados por el fabricante de instrumento.
Como el aparato patrón no permite medir exactamente el valor verdadero (también tiene un error) y como
además en la operación de comparación intervienen diversas fuentes de error, no es posible caracterizar
la medida por un único valor, lo que da lugar a la llamada incertidumbre de la medida o incertidumbre (uncertainty).
Entre las fuentes de incer dumbre se encuentran:
• Influencia de las condiciones ambientales.
• Lecturas diferentes de instrumentos analógicos realizadas por los operadores.
• Variaciones en las observaciones repetidas de la medida en condiciones aparentemente idéncas.
• Valores inexactos de los instrumentos patrón.
• Muestra del producto no representativa. Por ejemplo, en la medida de temperatura con un
termómetro patrón de vidrio, la masa del bulbo cambia la temperatura de la muestra del proceso
cuya temperatura desea medirse.
Así pues, la incertidumbre es la dispersión de los valores que pueden ser atribuidos razonablemente
al verdadero valor de la magnitud medida. En el cálculo de la incertidumbre intervienen la distribución
estadística de los resultados de series de mediciones, las características de los equipos
(deriva en función de la tensión de alimentación o en función de la temperatura, etc.), etc.
Exactitud
La exactitud (accuracy) es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proximas al valor verdadero de la magnitud medida.
En otras palabras, es el grado de conformidad de un valor indicado a un valor estándar aceptado o
valor ideal, considerando este valor ideal como si fuera el verdadero. El grado de conformidad independiente
es la desviación máxima entre la curva de calibración de un instrumento y una curva característica
especificada, posicionada de tal modo tal que se reduce al mínimo dicha desviación máxima.
Precicsion
La precisión (precision) es la cualidad de un instrumento por la que tiende a dar lecturas muy próximas
unas a otras, es decir, es el grado de dispersión de las mismas. Un instrumento puede tener una pobre
exactitud, pero una gran precisión. Por ejemplo, un manómetro de intervalo de medida de 0 a 10 bar,
puede tener un error de cero considerable marcando 2 bar sin presión en el proceso y diversas lecturas
de 7,049, 7,05, 7,051, 7,052 efectuadas a lo largo del tiempo y en las mismas condiciones de servicio,
para una presión del proceso de 5 bar. Tendrá un error práctico de 2 bar, pero los valores leídos estarán
muy próximos entre sí con una muy pequeña dispersión máxima de 7,052 - 7,049 = 0,003, es decir,
el instrumento tendrá una gran precisión.
Por lo tanto, los instrumentos de medida estarán diseñados por los fabricantes para que sean precisos, y como periódicamente se descalibran, deben reajustarse para que sean exactos. A señalar que el término precisión es sinónimo de repetibilidad.
Zona Muerta
La zona muerta (dead zone o dead band) es el campo de valores de la variable que no hace variar la
indicación o la señal de salida del instrumento, es decir, que no produce su respuesta. Viene dada
en tanto por ciento del alcance de la medida.
Sensibilidad
La sensibilidad (sensitivity) es la razón entre el incremento de la señal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona, después de haberse alcanzado el estado de reposo. Por
ejemplo, si en un transmisor electrónico de 0-10 bar, la presión pasa de 5 a 5,5 bar y la señal de
salida de 11,9 a 12,3 mA c.c., la sensibilidad es el cociente:
((12,3 - 11, 9) / (20 - 4)) / ((5,5 - 5) / 10) = ± 0,5 mA c.c./bar
Hay que señalar que no debe confundirse la sensibilidad con el término de zona muerta; son definiciones
básicamente distintas que antes era fácil confundir cuando la definición inicial de la sensibilidad era “valor
mínimo en que se ha de modificar la variable para apreciar un cambio medible en el índice o en la pluma de registro de los instrumentos”.
Repetibilidad
La repetibilidad (repeatibility) es la capacidad de reproducción de las posiciones de la pluma o del índice o de la señal de salida del instrumento, al medir repetidamente valores idénticos de la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido de variación, recorriendo todo el campo. La repetibilidad
es sinónimo de precisión. A mayor repetibilidad, es decir, a un menor valor numérico (por ejemplo, si en un instrumento es 0,05% y en otro es 0,005%, este segundo tendrá más repetibilidad), los valores de la indicación o señal de salida estarán mas concentrados, es decir, habrá menos dispersión y una mayor precisión.
Histeresis
La histéresis (hysteresis) es la diferencia máxima que se observa en los valores indicados por el
índice o la pluma del instrumento o la señal de salida para el mismo valor cualquiera del campo de
medida, cuando la variable recorre toda la escala en los dos sen dos, ascendente y descendente.
Se expresa en tanto por ciento del alcance de la medida. Por ejemplo: si en un termómetro de 0-100%,
para el valor de la variable de 40 °C, la aguja marca 39,9 °C al subir la temperatura desde 0 °C, e indica
40,1 °C al bajar la temperatura desde 100 °C, el valor de la histéresis es de:
(40,1-39, 9) / (100-0) x 100 = ± 0,2%
Campo de Medida con Elevación de Cero
Es aquel campo de medida en el que el valor cero de la variable o señal medida es mayor que el valor inferior del campo. Por ejemplo, -10 °C a 30 °C.
Campo de Medida con Supresión de Cero
Es aquel campo de medida en el que el valor cero de la variable o señal medida es menor que el valor inferior del campo. Por ejemplo, 20 °C a 60 °C.
Elevación de Cero
Es la cantidad con que el valor cero de la variable supera el valor inferior del campo. Puede expresarse en unidades de la variable medida o en % del alcance. Por ejemplo, 10 °C en el campo -10 °C a 30 °C del instrumento, o sea (10/40) × 100 = 25%.
Supresión de Cero
Es la cantidad con que el valor inferior del campo supera el valor cero de la variable. Puede expresarse
en unidades de la variable medida o en % del alcance. Por ejemplo, 20 °C en el campo 20 °C a 60 °C del instrumento, o sea (20/40) × 100 = 50%.
Deriva
Es una variación en la señal de salida que se presenta en un período de tiempo determinado mientras mantienen se mantienen constantes la variable medida y todas las condiciones ambientales. Se suelen
considerar la deriva de cero (variación en la señal de salida para el valor cero de la medida atribuible
a cualquier causa interna) y la deriva térmica de cero (variación en la señal de salida a medida
cero, debida a los efectos únicos de la temperatura).
La deriva está expresada usualmente en porcentaje de la señal de salida de la escala total a la
temperatura ambiente, por unidad, o por intervalo de variación de la temperatura. Por ejemplo, la
deriva térmica de cero de un instrumento en condiciones de temperatura ambiente durante 1 mes
fue de 0,2% del alcance.
Fiabilidad
Medida de la probabilidad de que un instrumento continúe comportándose dentro de límites especificado de error a lo largo de un tiempo determinado y bajo unas condiciones especificadas.
Resolución
Es la menor diferencia de valor que el instrumento puede distinguir. En los instrumentos analógicos interviene el operador según donde observe la posición de la aguja, su error de paralaje en la lectura efectuada y la distancia entre los valores marcados en la escala.
Por ejemplo, en un indicador de nivel de 0% a 100% graduado cada 1% de la escala, con la aguja indicadora, que el observador considera en la mitad entre las divisiones 52% y 53%, y que el afirma que es capaz de discriminar valores del 0,5%, podrá considerarse la resolución como (0,5/100) = 0,05%.
En los instrumentos digitales, la resolución es el cambio de valor de la variable que ocasiona que el dígito menos significativo se modifique. Por ejemplo, un indicador digital de temperatura en el que se lee 531,01 °C, el dígito menos signi ca vo es el úl mo 1.
Luego, si la temperatura aumenta a 531,02 °C, la resolución es de ((531,02 - 531,01)/100) =
0,00001%, lo cual no significa en absoluto que esta sea la exactitud del instrumento.
Resolución Infinita
Capacidad de proporcionar una señal de salida progresiva y con nua en todo el campo de trabajo
del instrumento.
Trazabilidad
Propiedad del resultado de las mediciones efectuadas con un instrumento o con un patrón, tal que puede relacionarse con patrones nacionales o internacionales, mediante una cadena ininterrumpida de comparaciones
y con todas las incertidumbres determinadas.
Ruido
Cualquier perturbación eléctrica o señal accidental no deseada que modifica la transmisión, indicación o registro de los datos deseados. Un caso especial es la interferencia de radiotransmisores RFI (radio frequency interference).
Puede expresarse en unidades de la señal de salida o en tanto por ciento del alcance.
Linealidad
La aproximación de una curva de calibración a una línea recta especificada.
Linealidad Basada en Puntos
Falta de linealidad expresada en forma de desviación máxima con relación a una línea recta que
pasa a través de los puntos dados correspondientes al cero y al 100% de la variable medida.
Temperatura de Servicio
Campo de temperaturas en el cual se espera que trabaje el instrumento dentro de unos límites de
error especificados.
Vida Util de Servicio
Tiempo mínimo especificado durante el cual se aplican las características de servicio continuo e
intermitente del instrumento sin que se presenten cambios en su comportamiento, más allá de
tolerancias especificadas.
Reproductibilidad
Capacidad de reproducción de un instrumento de las medidas repetitivas de la lectura o señal de salida para el mismo valor de la variable medida alcanzado en ambos sentidos, en las mismas condiciones de servicio y a lo largo de un período de empo determinado.
Por ejemplo, un valor representativo sería ± 0,2% del alcance de la lectura o señal de salida a lo
largo de un período de 30 días
Respuesta Frecuencial
Variación con la frecuencia de la relación de amplitudes señal de salida/variable medida (y de la diferencia de fases entre la salida y variable medida) para una medida de variacion senoidal aplicada a un instrumento dentro de un campo establecido de frecuencias de la variable medida. Se especifica usualmente como "dentro de ± ...% de ... a ... Hz".