Características de los instrumentos
De acuerdo con las normas SAMA (Scientific Apparatus Makers Association), PMC20, las características de mayor importancia, para los instrumentos son:
· Campo de medida o rango
Es el conjunto de valores dentro de los límites superior e inferior de medida, en los cuales el instrumento es capaz de trabajar en forma confiable. Por ejemplo, untermómetro de mercurio con rango de 0 a 50 grados Celsius.Espectro o conjunto de valores de la variable de medida que están comprendidas dentro de los límites superior e inferior de la capacidad de medida del instrumento.
· Alcance (SPAN)
Es la diferencia entre el límite de operación superior del instrumento y el inferior, en las condiciones que se necesitan para el control. El Span es el conjunto de valores en los que funcionará el instrumento. Para el caso del termómetro del ejemplo, el SPAN será de 50 grados Celsius.
· Error
Se lo define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero.El error tiene en general variadas causas.Las que se pueden de alguna manera prever, calcular, eliminar mediante calibraciones y compensaciones, se denominan gross y sistemáticos.Los que no se puede prever, pues dependen de causas desconocidas, o estocásticas se denominan aleatorios.
-Errores grandes (gross errors): Son en general de origen humano, como la mala lectura de los instrumentos, ajuste incorrecto y aplicación inapropiada, así como equivocaciones en los cálculos.
-Errores sistemáticos: Se deben a fallas de los instrumentos, como partes defectuosas o gastadas, y efectos ambientales sobre el equipo del usuario.
-Errores aleatorios: Generalmente son la acumulación de un gran número de errores muy pequeños cuyo origen es difícil de identificar. Estos errores normalmente son de preocupación para mediciones con un alto grado de exactitud. Los errores aleatorios se pueden analizar estadísticamente.
· Exactitud
Capacidad de un instrumento de dar valores de error pequeños.Si un instrumento está calibrado correctamente los errores aleatorios inevitables harán que los resultados de la medición tengan una cierta dispersión, si el promedio de las mediciones coincide con el valor verdadero el instrumento es exacto.La exactitud se puede especificar en porcentaje del valor medido o bien en porcentaje del valor a fondo de escala del instrumento.En el caso de los instrumentos destinados a procesos industriales en general esa exactitud especificada corresponde a todo el rango de medición del mismo.
Ejemplo: Un sensor de desplazamiento lineal idealmente debería generar 1mV por 1mm de desplazamiento. Sin embargo, en un experimento, un desplazamiento de 10mm produjo una salida de 10.5 mV. Considerando sólo este valor de mV se esperaría que el desplazamiento hubiera sido de 10.5 mm que es 0.5 mm más que la realidad. Esta desviación indica una exactitud (o falte de) de 5%. Al valor de la desviación se le llama error.
· Precisión
Esto es la tolerancia mínima de medida que permitirá indicar, registrar o controlar el instrumento. En otras palabras, es la mínima división de escala de un instrumento indicador. Generalmente esta se expresa en porcentaje (%) del SPAN. La precisión de un instrumento indica su capacidad para reproducir cierta lectura con una exactitud dada. Podría suceder que ese valor no fuese exacto pero la dispersión ser chica, en ese caso el instrumento es preciso pero no exacto.
EJEMPLO: Se está midiendo un voltaje conocido de 100V. Se toman 5 lecturas con cierto voltímetro y los valores encontrados son 104, 103, 105, 103, 105. Dadas estas lecturas, cuál es la exactitud y cuál es la precisión del instrumento.
R. Ya que la desviación máxima del instrumento es 5V de la entrada real de 100V, se tiene una exactitud de 5%. La precisión del instrumento la da la desviación máxima de la media de las lecturas, en este caso, ±1%.
· Sensibilidad
Es la variación en la salida del instrumento por unidad de variación de la variable del proceso (entrada), en definitiva se puede decir que es la ganancia del instrumento.
El ideal es que la misma se mantenga constante. En general los elementos primarios presentan derivas de la sensibilidad con otras variables, fundamentalmente la temperatura, por lo que el acondicionamiento de señal que realiza el instrumento se debe encargar de compensar esas derivas. En muchos instrumentos industriales se mide también a la temperatura para realizar esta compensación.
· Repetitividad
Es la capacidad de un instrumento de repetir el valor de una medición, de un mismo valor de la variable real en una única dirección de medición. Un detalle muy importante de esto es que se debe exigir que la medición se debe realizar con la variable en sentido creciente o decreciente pero no en ambos sentidos, pues en ese caso deja de ser Repetibilidad para ser histéresis.
Como otros parámetros de especificación de los instrumentos se acostumbra a especificar la repetibilidad como un valor porcentual de la medición o bien del fondo de escala del instrumento.
· Histéresis
El amortiguamiento mas el rozamientos hace que haya un consumo de energía en la carga y descarga de los instrumentos. Es debido a eso que la curva de calibración ascendente no coincida con la descendente y eso es llamado Histéresis.
Baja Histéresis es la capacidad de un instrumento de repetir la salida cuando se llega a la medición en ocasiones consecutivas bajo las mismas condiciones generales pero una vez con la medición de la variable en un sentido (por ejemplo creciente) y en la siguiente con la variable en sentido contrario (por ejemplo decreciente).
Como otros parámetros de especificación de los instrumentos se acostumbra a especificar la histéresis como un valor porcentual de la medición o bien del fondo de escala del instrumento.
· Zona muerta
Es el máximo campo de variación de la variable en el proceso real, para el cual el instrumento no registra ninguna variación en su indicación, registro o control. Es el área de valores de la variable que no hace variar la indicación del instrumento.
· Saturación
Es el área en la cual el instrumento ha sobrepasado su capacidad máxima de operación por lo que se presenta un comportamiento distinto a la operación normal y por lo tanto, no confiable.
