04 Nov ERRORES DE MEDICIÓN EN PLANTA INDUSTRIAL: FUENTES, DETECCIÓN Y MEDIDAS DE CONTROL

En una planta industrial, la medición de variables como temperatura, presión, caudal, nivel, pH o masa es fundamental para controlar los procesos y garantizar que funcionan dentro de los parámetros establecidos.

Los valores obtenidos por sensores, transmisores e instrumentos de medida se utilizan para regular equipos, activar alarmas, controlar la calidad del producto y tomar decisiones de mantenimiento.

Sin embargo, ninguna medición está completamente libre de error. Un instrumento puede indicar un valor diferente del valor real debido a su propia precisión, a una calibración incorrecta, al desgaste, a las condiciones ambientales o incluso a una instalación inadecuada.

Por este motivo, el control de los errores de medición debe formar parte de la gestión habitual de una planta industrial. No se trata únicamente de calibrar los instrumentos periódicamente, sino de detectar desviaciones, determinar su origen y establecer medidas que permitan mantener la fiabilidad de las mediciones.

¿Qué es un error de medición?

El error de medición es la diferencia entre el valor indicado por un instrumento y un valor de referencia considerado válido. Puede expresarse mediante:

E=Xm −Xr

donde:

Por ejemplo, si un sensor de temperatura indica 82 °C y un patrón de referencia indica 80 °C, el error es de:

E=82-80=+2\,^\circ C

El instrumento está indicando 2 °C por encima del valor de referencia.

En una instalación industrial, la importancia de este error dependerá de la tolerancia admisible del proceso. Una desviación de 2 °C puede ser irrelevante en determinadas aplicaciones, pero crítica en otras donde la temperatura debe mantenerse dentro de un intervalo muy reducido.

También puede calcularse el error relativo:

Er (%)=∣Xr ∣∣Xm −Xr ∣ ×100

Este valor permite conocer la magnitud del error en relación con el valor que se está midiendo.

Principales fuentes de errores de medición

Los errores pueden proceder de diferentes partes del sistema de medición. Por ello, cuando aparece una desviación no debe suponerse automáticamente que el instrumento está averiado.

Errores propios del instrumento

Los instrumentos pueden presentar desviaciones debido a:

Una situación habitual es la deriva. Un transmisor puede funcionar correctamente después de su calibración y, con el paso del tiempo, comenzar a mostrar una desviación progresiva.

Por ejemplo, un transmisor de presión puede presentar inicialmente un error de +0,05 bar y aumentar hasta +0,20 bar después de varios meses.

Este comportamiento debe analizarse mediante el historial de calibraciones.

Errores derivados de la instalación

Una instalación incorrecta puede provocar errores incluso cuando el instrumento funciona correctamente.

Algunos ejemplos son:

Por ejemplo, un sensor de temperatura situado junto a una entrada de producto frío puede registrar una temperatura inferior a la temperatura media real del depósito.

En este caso, sustituir el sensor no solucionaría necesariamente el problema. Habría que revisar su ubicación y las condiciones de instalación.

Condiciones ambientales

Las condiciones ambientales también pueden afectar a determinados instrumentos.

Entre las más importantes se encuentran:

Por ello, la selección del instrumento debe tener en cuenta las condiciones reales de funcionamiento de la planta y no únicamente las características nominales del proceso.

Errores humanos

La intervención del personal también puede introducir errores.

Algunos ejemplos son:

La formación del personal y la utilización de procedimientos normalizados de trabajo (PNT) son, por tanto, medidas importantes para reducir este tipo de errores.

Errores sistemáticos y errores aleatorios

Otra clasificación útil consiste en diferenciar entre errores sistemáticos y errores aleatorios.

Un error sistemático produce una desviación que suele mantenerse de forma relativamente constante.

Por ejemplo, un manómetro que mide:

Valor de referencia: 2 bar, 4 bar, 6 bar, 8 bar.

Lectura: 2,2 bar, 4,2 bar, 6,2 bar, 8,2 bar.

Existe una desviación aproximada de + 0,2 bar en todos los puntos.

En cambio, un error aleatorio produce variaciones que no siguen necesariamente un patrón definido. Si se realizan varias mediciones de una misma magnitud pueden obtenerse valores ligeramente diferentes debido al ruido, a pequeñas variaciones del proceso o a las características del propio sistema.

La identificación de estos comportamientos es útil porque la estrategia de control será diferente. Un error sistemático puede requerir un ajuste o corrección del instrumento, mientras que una elevada dispersión puede obligar a revisar el método de medición o las condiciones del proceso.

Detección de errores en planta

La detección debe realizarse mediante controles periódicos y mediante la observación del comportamiento del instrumento durante el funcionamiento normal.

Una de las herramientas principales es la calibración, en la que se compara el instrumento con un patrón de referencia adecuado.

Un procedimiento práctico puede seguir los siguientes pasos:

Ejemplo práctico:

Se comprueba un transmisor de presión de 0–10 bar.

Presión patrón: 2 bar, 5 bar, 8 bar.

Lectura del transmisor: 2,1 bar, 5,1 bar, 8,1 bar.

Error: +0,1 bar, +0,1 bar, +0,1 bar.

Los resultados muestran una desviación constante de aproximadamente +0,1 bar.

Si el criterio de aceptación establecido es ±0,2 bar, el instrumento puede considerarse conforme.

Si el error máximo permitido fuera ±0,05 bar, el instrumento estaría fuera de tolerancia y debería estudiarse la correspondiente acción correctiva.

Calibración y verificación

Aunque están relacionadas, calibración y verificación no son exactamente lo mismo.

La calibración permite establecer la relación entre los valores indicados por un instrumento y los valores proporcionados por un patrón de referencia.

La verificación, por su parte, permite determinar si el instrumento cumple unos requisitos previamente establecidos. Por ejemplo:

Error máximo permitido para un transmisor: ±0,10 bar.

Si durante la comprobación se obtiene un error de +0,06 bar, el instrumento cumple el criterio.

Si se obtiene +0,18 bar, el instrumento no cumple y debe aplicarse la actuación correspondiente.

Por ello, cada equipo crítico debería disponer de criterios de aceptación definidos, evitando decisiones subjetivas por parte del técnico.

Análisis de tendencias: anticiparse al fallo

Una de las herramientas más útiles para el control de los instrumentos es analizar la evolución de sus resultados a lo largo del tiempo. Por ejemplo:

Verificación: Enero, Julio, Enero, Julio .

Error máximo:  +0,03 bar, +0,06 bar, +0,10 bar, +0,15 bar.

Aunque algunos resultados puedan encontrarse todavía dentro de los límites establecidos, existe una tendencia clara: el error está aumentando.

Esto puede indicar una deriva del instrumento.

El análisis de tendencias permite actuar antes de que se produzca una situación de no conformidad. Algunas actuaciones posibles serían:

Este enfoque resulta especialmente útil en instrumentos que intervienen en procesos críticos.

¿Qué hacer cuando un instrumento está fuera de tolerancia?

Cuando un instrumento presenta un resultado fuera de los límites establecidos, no siempre es suficiente con ajustarlo y volver a ponerlo en servicio.

Debe realizarse una evaluación de la situación.

1. Confirmar la desviación

Primero debe comprobarse que el resultado es correcto y que el patrón, el método y las condiciones de ensayo son adecuados.

2. Determinar la causa

Debe analizarse si el problema procede de:

3. Evaluar el impacto

Es necesario determinar si el instrumento fuera de tolerancia pudo afectar al proceso o al producto.

Por ejemplo, si un sensor de temperatura controla automáticamente un proceso, una desviación significativa puede haber provocado que el sistema trabajara fuera de las condiciones previstas.

4. Aplicar una acción correctiva

Dependiendo del problema, puede ser necesario:

5. Realizar una nueva comprobación

Después de la intervención debe comprobarse que el instrumento vuelve a cumplir los criterios establecidos.

Medidas de control para reducir los errores

Un programa de control eficaz debe actuar sobre las principales causas de error:

Además, es recomendable mantener un registro actualizado de todos los instrumentos de medida de la planta.

Este registro puede incluir:

Conclusión

Los errores de medición son inevitables en cualquier sistema industrial, pero sus efectos pueden mantenerse bajo control mediante una adecuada gestión de los equipos de medida.

Las principales fuentes de error pueden encontrarse en el instrumento, la instalación, las condiciones ambientales, el método de trabajo o la actuación del personal. Por ello, ante una medición anómala es necesario analizar el sistema completo y no centrarse únicamente en el sensor.

La combinación de calibraciones periódicas, verificaciones, criterios de aceptación, análisis de tendencias, mantenimiento preventivo y procedimientos normalizados permite aumentar la fiabilidad de las mediciones.

Además, registrar los resultados históricos proporciona información muy valiosa para detectar desviaciones progresivas y optimizar los intervalos de calibración.

En definitiva, el objetivo del control metrológico en planta no es únicamente conseguir que un instrumento funcione, sino garantizar que los datos utilizados para controlar el proceso sean suficientemente fiables para tomar decisiones técnicas y operativas con seguridad.