Errores Comunes en Calibración de Instrumentación

Errores comunes en calibración de
instrumentación: zero, span, linealidad,

hysteresis
Error. El error de la medida, es la desviación que

presentan las medidas practicas 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.
a) Error = Valor leído en el instrumento – Valor ideal
de la variable medida.
b) Error Absoluto = Valor leído – Valor verdadero.
c) Error Relativo = Error Absoluto / Valor verdadero.
d) Error Estático: Si el proceso está en condiciones
de régimen permanente.
e) Error Dinámico: En condiciones dinámicas el
error varía considerablemente debido a que los
instrumentos tienen características comunes a
los sistemas físicos; absorben energía del
proceso y esta transferencia requiere cierto
tiempo para ser transmitida, lo cual da lugar a
retardos en la lectura del instrumento. Siempre
que las condiciones sean dinámicas , existirá en
mayor o menor grado el error dinámico, su valor
depende del tipo de fluido del proceso, de su
velocidad, del elemento primario, de los medios
de protección, etc. Error Dinámico = Valor
instantáneo – Valor indicado por el instrumento.
f) Error Medio: es la media aritmética de los errores
en cada punto de medida determinados para
todos los valores crecientes y decrecientes de la
variable medida.
Incertidumbre ( uncertainty).
Cuando se realiza una comparación de calibración,

se compara el instrumento a calibrar con un aparato
patrón para averiguar si el error ( diferencia en el
valor medido por el instrumento y el valor medido por
el patrón ) se encuentra dentro de limites dados por el
fabricante del 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.
Entre las fuentes de incertidumbre se encuentran.
a) Influencia de las condiciones ambientales.
b) Lecturas diferentes de instrumentos analógicos
realizadas por los operadores.
c) Variaciones en las observaciones repetidas de la
medida en condiciones aparentemente idénticas.
d) Valores inexactos de los instrumentos patrón. -
Muestra del producto no representativos.
Exactitud ( accuracy).
La exactitud es la cualidad o grado de un instrumento
de medida de dar una lectura próxima al verdadero
valor 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
confiabilidad independiente es la desviación máxima
entre la curva de calibración de un instrumento y una
curva característica especifica, posicionada de modo
tal que se reduce al mínimo dicha desviación
máxima.
Hay varias formas para expresar la exactitud:

a) como inexactitud: un instrumento de temperatura
tiene un rango 100 - 300 oC , si temperatura es 300
oC, y el instrumento marca 299,98 oC, se aproxima al
valor real en 0,02 oC, o sea tiene una inexactitud de
0,02 oC.
b) como porcentaje del margen : un instrumento de
temperatura tiene un rango de 100 – 300 oC y una
exactitud de ± 0,5 % del margen. La lectura del
instrumento es de 150 oC, el margen es de 200 oC,
luego el valor real de la temperatura estará
comprendido entre 150± 200*0,5 /100 = 150 ± 1, es
decir, entre 149 y 151 oC.
c) directamente, como unidad de la variable
medida, ejemplo exactitud ± 1 oC.
d) como porcentaje de la lectura efectuada :
exactitud de ± 1% de lectura. Si la lectura en el
instrumento de temperatura es de 150 oC, la
exactitud será de ± 1,5 oC, el valor real será 150 ±
1,5 oC, es decir, 148,5 a 151,5 oC.
e) como porcentaje del valor máximo del campo
de medida: el valor máximo es 300oC, si la exactitud
es del ±0,5% del valor máximo, luego la exactitud es
de ± 300 oC * 0,5/100 = ± 1,5 oC.
f) como porcentaje de la longitud de la escala: si la
longitud de la escala del instrumento es de 150 mm,
la exactitud de ±0,5% de la longitud es ± 150 *0,5/100
= ± 0,75 mm., en la escala.
Precisión (precisión).
La precisión es la cualidad de un instrumento que
tiene de dar lecturas muy próximas unas de 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 o rango de medida de 0 – 10 bar, puede
tener un error en la medida cero, sin presión en el
proceso y marcando 2 bar. Si para una presión en el
proceso de 5 bar, el instrumento marca diversas
lecturas de 7,049 ; 7,05 ; 7,051 ; 7,052, efectuadas a
lo largo del tiempo y en las mismas condiciones de
servicio. Se dice que el instrumento tiene un error de
2 bar, pero los valores leídos están muy próximos
entre si, con una pequeña dispersión 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 estos deben calibrarse ,
reajustándose a su valor exacto. Precisión es
sinónimo de repetibilidad.
Sensibilidad (sensibility).
La sensibilidad 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, con salida de 4 –
20 mA c.c., 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 ) / (1 0 − 0 ) = ±0,5 mA c.c./bar
Histéresis ( Hysteresis).
La histéresis 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 sentidos,
ascendente y descendente.
Se expresa en porcentaje del margen de la medida.
Por ejemplo; si en un termómetro de 0 – 100%, para
el valor de lectura de 40oC, la aguja marca 39,9 oC al
subir la temperatura desde la marca 0oC, e indica
40,1 oC, al bajar la temperatura desde la marca de
100oC, el valor de la histéresis es de:
((40,1−39,9)/100-0) *100 = ±0,2%
Error por no Linealidad.

En algunos instrumentos se considera que la relación
entre las entrada y salidas es de tipo lineal. Esta
consideración de linealidad produce errores en la
medida. Este error se define como la desviación
máxima respecto a la línea recta correspondiente.
Para expresa este error por no linealidad se utilizan
varios métodos. En general este error se expresa
como un porcentaje de la salida a rango total. Por
ejemplo, un transductor para medir presión tendría un
error por no linealidad de ± 0,5 % del rango total.
epetibilidad.
La repetibilidad es la capacidad de reproducción de
las posiciones de la pluma o del índice o de la señal
del instrumento, al medir repetidamente valores
idénticos de las variables en las mismas condiciones
de servicio y en mismo sentido de variación,
recorriendo todo el campo. La repetibilidad es
sinónimo de precisión. A mayor repetibilidad menor
dispersión de los valores de salida para un valor de la
señal de entrada del proceso y, por lo tanto, mayor
precisión.
Para determinarla, el fabricante comprueba la
diferencia entre el valor verdadero de la variable y la
indicación o señal de salida del instrumento
recorriendo todo el campo, partiendo desde el valor
mínimo del campo de medida.
La repetibilidad viene dada por la formula
√(Xi-X) 2
N
Estabilidad.(stability)
Capacidad de un instrumento de medición para
retener su calibración a través de un período
prolongado. La estabilidad determina la consistencia
de un instrumento a través del tiempo.
Zona Muerta ( Dead Zone).

La zona muerta 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 por un porcentaje del alcance
de la medida.
Banda/ Tiempo Muerto.

La banda muerta o espacio muerto de un sensor es el
rango de valores de entrada durante los cuales no se
produce una señal de salida. El tiempo muerto es el
lapso que transcurre desde la aplicación de una
entrada hasta que la salida empieza a responder y a
cambiar.
Resolución.
Cuando la entrada varía continuamente en todo el
rango, las señales de salida de algunos sensores
pueden cambiar a pequeños intervalos. La resolución
es el cambio mínimo del valor de la entrada capaz de
producir en cambio observable en la salida.
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 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.

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Errores comunes en calibración de

instrumentación: zero, span, linealidad,

Error. El error de la medida, es la desviación que

Cuando se realiza una comparación de calibración,

Hay varias formas para expresar la exactitud:

(12,3 −11,9)/(20 − 4) /( 5 , 5 − 5 ) / (1 0 − 0 ) = ±0,5 mA c.c./bar

((40,1−39,9)/100-0) *100 = ±0,2%

Error por no Linealidad.

Zona Muerta ( Dead Zone).

Banda/ Tiempo Muerto.

Recordemos la ecuación lineal que describe la

Un error de linealidad en una calibración causa que la

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