Instrumentación: Errores comunes en Calibración

Recordemos la ecuación lineal que describe la respuesta de cualquier instrumento lineal:

y = mx + b

Donde:

y = Señal de salida del instrumento

m = valor del span

x = Señal de entrada del instrumento

b = valor de zero

Un error de desfase de zero en una calibración provoca un desfase o desplazamiento vertical de la grafica de la ecuación, lo cual es equivalente a modificar el valor de b de la ecuación. Este error afecto a todos los puntos o valores de calibración de la misma manera, provocando el mismo procentaje de error dentro de todos los puntos o valores del rango del instrumento.

Si un transmisor tiene un error de calibración por zero, ese error puede ser corregido ajustando cuidadosamente el "zero" hasta llegar a la respuesta ideal, escencialmente alteramos el valor de b de la ecuacion lineal.

Un error de desfase de span en una calibración ocasiona la variación de la pendiente de la función, lo cual es equivalente a alterar el valor de m en la ecuación lineal. Este error efecta de manera desigual en los diferentes valores o puntos a través del rango del instrumento.

Si un transmisor tiene un error de calibracion por span, ese error puede ser corregido ajustando cuidadosamente el span hasta lograr una respuesta ideal, esencialmente alterar el valor de m en la ecuación lineal.

Un error de linealidad en una calibración causa que la funcón de respuesta del instrumento deje de ser una linea recta. Este tipo de error no esta directamente relacionado con desfases de zero (b) o de span (m) porque la ecuación anterior solo describe lineas rectas.

Algunos instrumentos proveen la posibilidad de ajustar la respuesta de linealidad, en ese caso este parametro deberá ser modificado con extremo cuidado. El comportamiento del ajuste de linealidad es única para cada modelo de instrumento, por tanto debemos consultar la documentación del fabricante para conocer los detalles de como trabaja a exactitud ese parametro. Si el instrumento no provee la posibilidad de modificar su linealidad, lo mejor que podemos hacer ante este tipo de error es "divir o partir el error"  entre los extremos alto y bajos del rango, por tanto el error máximo absoluto en cualquier punto del rango será minimizado.

Un error de histérisis en una calibración ocurre cuando la respuesta del instrumento en puntos o valores determinados es diferente al incrementar la señal de entrada que al decrementar la señal de entrada. La única manera de detectar este tipo de error es hacer una prueba up-down en la calibración, es decir tomar nota de valores determinados ante un incremento de señal de entrada y comprarlos con los mismos valores pero decrementando la señal de entrada.

Los errores por histéresis son casi siempre causados por una fricción mecanica del sensor (y/o una perdida de acoplamiento entre elementos mecánicos) como los tubos de bourdon, fuelles, diafragmas, pivots, etc. La fricción siempre actúa en dirección opuesta a la de movimiento relativo. Los errores de histéresis no pueden ser rectificados simplemente haciendo ajustes de calibración en el instrumento - por lo general se debe reemplazar los componentes defectuosos o corregir los problemas de acoplamiento en el mecanismo del instrumento.

En la práctica, los errores mas comunes de calibración son una cambinación de problemas de zero, span, linealidad y histeresis.