Al calibrar los instrumentos de proceso hay más de una forma de abordar la tarea. Aunque la calibración se suele realizar calibrando cada instrumento por separado, muchas plantas también realizan calibraciones de los lazos de manera completa para comprobar todo el conjunto de principio a fin.
El reto es que estos dos enfoques responden a preguntas diferentes. La calibración del lazo se centra en el valor de la medición final utilizado por el sistema de control, mientras que la calibración de los instrumentos por separado se centra en la exactitud y trazabilidad de los equipos de manera individual. Elegir el enfoque incorrecto para tu situación puede dar lugar a trabajo innecesario, riesgos ocultos o lagunas en la documentación.
En este blog analizamos la calibración del lazo completo frente a la calibración individual de los instrumentos desde un punto de vista práctico. Explicamos lo que significa un lazo o bucle de medición en este contexto, cómo difieren los dos enfoques de calibración y dónde encaja la calibración del lazo parcial. También analizamos consideraciones del mundo real, como el filtrado, la resolución de la pantalla, la compensación de errores, la trazabilidad y la conformidad.
El objetivo no es promover un método por encima de otro, sino ayudarte a comprender cuándo tiene sentido cada enfoque y cómo se pueden combinar como parte de una estrategia de calibración inteligente.
Cómo elegir entre la calibración del lazo y la calibración de los instrumentos de manera individual
Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS) y calibración del lazo
El término lazo puede significar diferentes cosas en la instrumentación dependiendo de la industria, el rol y el trasfondo. Para evitar confusiones, vale la pena definir lo que entendemos por lazo.
A los efectos de este artículo, un lazo de medición significa un conjunto de instrumentos conectados en serie que juntos producen un único valor de medición utilizado por el sistema de control o los operadores.
Un ejemplo habitual es un lazo de medición de temperatura. Puede estar compuesto por:
Ejemplo de un lazo de medición que comienza en el sensor ubicado en el proceso y termina en los valores finales mostrados en la pantalla de la sala de control.
El mismo principio se aplica a otras magnitudes medidas, como la presión, el caudal o el nivel. El lazo comienza en el sensor instalado en el proceso y termina en el valor que se utiliza para la supervisión, el control, las alarmas o la generación de informes.
En otras palabras, el bucle o lazo no es un solo equipo, sino toda la cadena de señales, desde el proceso físico hasta el valor de medición final mostrado o utilizado.
Cuando se trata de calibrar un lazo de medición, hay dos enfoques que difieren en aspectos fundamentales. Ambos se utilizan ampliamente en la industria y ambos tienen su espacio.
La diferencia no está en las herramientas ni en los estándares, sino en qué decides calibrar.
Un enfoque se centra en el resultado final de la medición que utiliza el sistema de control, mientras que el otro se centra en los instrumentos individuales que componen el lazo de medición.
En una calibración del lazo, todo el lazo de medición se calibra como una cadena funcional. Se aplica una señal de referencia al primer elemento del lazo, normalmente la entrada del sensor o transmisor, y la referencia se compara con el valor final mostrado en la pantalla de la sala de control.
Si el valor mostrado se encuentra dentro de la tolerancia aceptada, el lazo se considera calibrado para su uso previsto, sin necesidad de ajustar o desconectar los instrumentos individualmente.
Este enfoque responde a una pregunta muy práctica:
¿Representa el valor de medición utilizado por el sistema de control el proceso con suficiente exactitud?
En la calibración tradicional de instrumentos, cada equipo del lazo de medición se calibra por separado.
Esto suele significar calibrar:
Cada una de ellas se realiza como una tarea de calibración individual, a menudo utilizando señales de referencia y métodos diferentes.
Esto garantiza que cada instrumento individual del lazo se calibre dentro de los requisitos de exactitud especificados.
Este enfoque responde a una pregunta diferente: ¿Cada instrumento individual funciona dentro de los límites de exactitud especificados?
Ambos enfoques se centran en el mismo lazo de medición, pero desde perspectivas diferentes.
La calibración del lazo se centra en el rendimiento del lazo de medición en su conjunto, mientras que la calibración de los instrumentos individualmente se centra en el rendimiento de cada componente del lazo de medición.
En la práctica, las estrategias de calibración suelen combinar ambos enfoques. La pregunta clave no es qué método es «correcto», sino cuándo tiene sentido cada enfoque.
En la práctica, la calibración del lazo significa trabajar con el lazo de medición como una única entidad funcional en lugar de como instrumentos individuales. El enfoque se centra en cómo se comporta el lazo en condiciones de funcionamiento reales, desde la aplicación de la señal de referencia en campo hasta la observación del valor resultante del sistema de control.
Una vez comprendido el principio básico de la calibración del lazo, los detalles prácticos se vuelven importantes. Estos incluyen cómo responde el lazo a lo largo del tiempo, cómo se hacen las lecturas y cómo se coordinan las actividades de campo y de la sala de control.
Es importante no acelerar las lecturas cuando se calibra un lazo.
Muchos lazos de medición incluyen filtrado o amortiguación, ya sea en el transmisor o en el sistema de control, para evitar que el sistema reaccione demasiado rápido a las fluctuaciones del proceso. Como resultado, el valor final mostrado puede responder lentamente a los cambios en la señal de entrada.
Si se aplican valores de referencia y se leen demasiado rápido, este retardo puede aparecer fácilmente como un error de calibración, aunque el lazo en sí esté funcionando correctamente.
Por ejemplo, si se aplica presión a un lazo de medición de presión y se lee inmediatamente el valor en la sala de control, es posible que el valor mostrado aún no se haya estabilizado debido al filtrado. En otras palabras: tomar lecturas precipitadamente puede llevar a conclusiones incorrectas.
Además, las pantallas de la sala de control a menudo se configuran intencionadamente con un número limitado de decimales, o incluso redondeadas a números enteros, para facilitar la lectura y el uso de los valores por parte de los operadores. Aunque esto es perfectamente adecuado para el funcionamiento normal, puede limitar la utilidad del valor mostrado para fines de calibración.
Al realizar la calibración del lazo, a menudo es necesario aumentar temporalmente el número de decimales mostrados o acceder a una vista de diagnóstico más detallada en el sistema de control. Sin una resolución suficiente en el valor mostrado, puede ser difícil o imposible determinar si el lazo se encuentra realmente dentro de la tolerancia de calibración requerida.
En la calibración del lazo, la entrada y salida del lazo (inicio y final de la cadena de medición) suelen estar físicamente muy separadas. La señal de referencia se genera normalmente en campo, mientras que el valor final se lee en la sala de control.
Debido a esto, dos personas suelen realizar la calibración del lazo: una persona en campo aplicando y leyendo la referencia de entrada y otra en la sala de control leyendo el valor mostrado.
Es importante que estas lecturas se hagan al mismo tiempo. Esto se vuelve especialmente crítico cuando:
Si la entrada cambia mientras la salida tiene retardo, puede ser difícil establecer una relación estable entre las dos, a menos que las lecturas estén sincronizadas correctamente.
Si el resultado final de la calibración del lazo se encuentra dentro de la tolerancia, normalmente no es necesario calibrar los instrumentos individuales del lazo.
Sin embargo, si el error del lazo supera los límites aceptados, la calibración del lazo por sí sola ya no es suficiente. En ese caso, el siguiente paso es calibrar los instrumentos del lazo indidualmente para identificar qué componente o componentes contribuyen más al error.
Por lo tanto, la calibración del lazo puede considerarse tanto un método de calibración eficiente como un punto de partida para realizar diagnósticos.
Configuración típica de calibración del lazo en la que se aplica una señal de referencia en campo y se observa el valor resultante en la sala de control.
En la calibración individual de los instrumentos, cada equipo del lazo de medición se calibra por separado utilizando una señal de referencia adecuada.
Esto suele significar calibrar el sensor, el transmisor, los indicadores locales y la entrada del sistema de control como tareas individuales, en lugar de una realizar una medición de principio a fin.
La calibración del instrumento se centra en el rendimiento de cada instrumento por sí solo. La señal de referencia se aplica directamente al instrumento sometido a prueba y la salida se compara con la referencia.
Por ejemplo:
Con la calibración de instrumentos de manera individual, cada instrumento se evalúa según sus propios criterios de aceptación y tolerancia.
Uno de los puntos fuertes de la calibración de instrumentos es que proporciona una trazabilidad clara para cada equipo individual. Cada instrumento se puede comparar con los requisitos de exactitud especificados, independientemente del resto del lazo.
Esto es especialmente importante cuando:
La calibración individual de los instrumentos a menudo requiere desconectar los instrumentos del lazo. Esto puede aumentar la cantidad de trabajo en comparación con la calibración de lazos, especialmente en lazos con varios equipos.
La desconexión y reconexión de instrumentos también introduce riesgos prácticos, como:
Por otro lado, la calibración del instrumento habitualmente puede ser realizada por un solo técnico y normalmente no requiere acceso a la pantalla de la sala de control durante el proceso de calibración.
La calibración de los instrumentos suele ser necesaria si:
En estos casos, la calibración de lazo por sí sola no es suficiente, ya que no mostrará cómo funcionan los instrumentos individualmente.
Es una buena práctica realizar una comprobación rápida del lazo después de calibrar y volver a instalar un instrumento en el lazo.
Una comprobación del lazo no tiene por qué ser una calibración completa del lazo. En muchos casos, basta con aplicar una señal de entrada conocida en un punto del lazo y confirmar que el sistema de control recibe y muestra correctamente el valor correspondiente. Esto ayuda a verificar que:
Para las mediciones más críticas, se puede realizar una calibración del lazo completa después de haber calibrado todos los instrumentos individualmente. Esto proporciona el máximo nivel de confianza de que todo el lazo de medición está funcionando correctamente.
Incluso cuando no se requiere una calibración completa del lazo, realizar al menos una simple comprobación después de la calibración de los instrumentos ayuda a detectar problemas de instalación o conexión en una fase temprana y garantiza que el lazo funcione según lo previsto antes de volver a ponerlo en funcionamiento.
La calibración no siempre es una elección entre calibrar todo el lazo de extremo a extremo o calibrar cada instrumento por separado. En muchas situaciones reales, una calibración parcial del lazo ofrece una alternativa práctica y eficiente.
En la calibración parcial del lazo, varios instrumentos del lazo de medición se calibran juntos, pero el lazo no se calibra de extremo a extremo.
Una calibración parcial del lazo puede incluir, por ejemplo:
El alcance exacto depende de qué partes del lazo son accesibles, qué partes son críticas y cuál es el propósito de la calibración.
La calibración parcial del lazo se utiliza a menudo cuando:
La calibración parcial del lazo también puede ser una estrategia deliberada cuando las diferentes partes del lazo tienen intervalos de calibración diferentes.
La calibración parcial del lazo puede reducir significativamente la cantidad de esfuerzo en comparación con la calibración de cada instrumento por separado, a la vez que proporciona una mayor confianza que la calibración de equipos individuales.
Sin embargo, como el lazo no se prueba de extremo a extremo, la calibración parcial del lazo no verifica completamente el valor de medición final utilizado por el sistema de control. Cualquier parte del lazo que se excluya de la calibración puede seguir contribuyendo al error de medición general.
En la práctica, la calibración parcial del lazo se utiliza a menudo como parte de una estrategia de calibración más amplia combinada con:
Este enfoque pragmático permite a las organizaciones equilibrar la exactitud, el esfuerzo y las limitaciones operativas.
Un aspecto importante de la calibración del lazo que es fácil pasar por alto es la compensación de errores entre diferentes instrumentos del lazo.
Es posible que dos o más instrumentos del lazo de medición tengan errores que apunten en direcciones opuestas. Estos errores pueden anularse parcial o totalmente entre sí. Por ejemplo, un sensor puede estar dando una lectura ligeramente baja mientras que una entrada de un transmisor o sistema de control está dando una lectura ligeramente alta. Cuando estos errores se combinan en el lazo, el valor final mostrado puede parecer estar bien dentro de la tolerancia.
Desde el punto de vista de la calibración del lazo, éste da una buena exactitud al estar por debajo de los límites de tolerancia, y desde el punto de vista operativo, el resultado de la medición utilizado por el sistema de control es aceptable. Sin embargo, la calibración del lazo por sí sola no mostrará que los instrumentos individuales ya están desviándose.
La compensación de errores es un riesgo cuando cambia algo en el lazo. Si se sustituye, repara o recalibra un instrumento, el error de compensación anterior puede desaparecer. Una vez que pasa esto, el error restante del lazo se vuelve visible y el lazo puede dar como resultado una calibración No Aceptada de repente o comportarse de forma diferente a lo esperado.
Esto puede resultar una sorpresa si el lazo ha superado históricamente la calibración del lazo sin problemas. Casos como este no significan que la calibración del lazo sea incorrecta o insegura, pero demuestran que la calibración del lazo debe entenderse por lo que es: una calibración del resultado final de la medición, no una garantía de que cada instrumento individual esté midiendo dentro de sus propias tolerancias.
Por esta razón, la calibración del lazo suele ser suficiente para el funcionamiento continuo, pero la calibración de instrumentos individualmente se vuelve importante después de cambios en el lazo y, sobre todo, después de sustituir uno o más instrumentos.
Una estrategia de calibración práctica reconoce este tipo de comportamiento y permite a las organizaciones planificarse en consecuencia. La calibración del lazo se puede utilizar para confirmar de forma eficiente el rendimiento correcto del lazo, mientras que la calibración de los instrumentos se utiliza de forma selectiva para gestionar la exactitud a largo plazo y los cambios en el lazo.
Entender la compensación de errores ayuda a evitar la falsa confianza y favorece una mejor toma de decisiones acerca de cuándo se necesita un trabajo de calibración más profundo.
La elección entre la calibración del lazo y la calibración de los instrumentos de manera individual no consiste en decidir un método por encima de otro. En la práctica, la elección depende del propósito de la medición, la exactitud requerida y los riesgos asociados a mediciones incorrectas.
La pregunta más importante que hay que hacerse no es cómo calibrar, sino qué se debe garantizar.
En el caso de instrumentos críticos, la calibración suele ser no solo una tarea técnica, sino también un requisito de documentación.
En los casos en los que se requiera un certificado de calibración específico para la trazabilidad, las auditorías o la conformidad con normativas, la calibración de instrumentos suele ser necesaria. La calibración de extremo a extremo del lazo puede confirmar el rendimiento correcto del lazo, pero normalmente no proporciona registros de calibración individuales para cada instrumento.
Esto es especialmente relevante en entornos regulados, donde la documentación de calibración debe mostrar claramente qué instrumento se ha calibrado con respecto a qué referencia y cuál fue el resultado.
En tales casos, la calibración de los instrumentos es necesaria independientemente de si la calibración del lazo sería técnicamente suficiente o no.
Cuanto más estricta sea la tolerancia requerida, más importante será entender el rendimiento de los instrumentos individualmente.
Si el error permitido es relativamente grande en comparación con la exactitud de los instrumentos del lazo, la calibración del lazo suele ser adecuada. Cuando las tolerancias son estrictas, normalmente se requiere la calibración de los instrumentos para identificar y corregir pequeños errores en componentes individuales.
En muchas plantas, la estrategia de calibración más eficaz combina:
En lugar de seguir una regla fija, el objetivo es aplicar el método adecuado en el momento adecuado.
Tanto la calibración del lazo como la calibración de los instrumentos de manera individualizada tienen claras ventajas y limitaciones. Comprenderlos te ayudará a elegir el método más adecuado para una situación determinada.
Ventajas
Desventajas
Ventajas
Desventajas
Le pedimos a un experto en calibración de la industria farmacéutica que compartiera su perspectiva sobre la calibración del lazo.
Josh Jesse, Global Calibration SME at a Pharma CDMO, explica:
"En un entorno farmacéutico GMP validado basado en riesgos, el objetivo es demostrar que los sistemas funcionan según lo previsto en su estado instalado. Por este motivo, prefiero y recomiendo sistemáticamente la calibración del lazo en lugar de la calibración de los instrumentos individualmente en la mayoría de los casos, ya que confirma el rendimiento integral del lazo de control en condiciones de funcionamiento reales en lugar de basarse en la supuesta corrección de los componentes individuales.
Por supuesto, una sólida evaluación de riesgos durante la revisión inicial del equipo puede ayudar a decidir qué es lo mejor para cada tarea de calibración individual."
No todos los componentes de un lazo de medición están expuestos por igual a la deriva o al fallo. Algunos instrumentos funcionan en condiciones más adversas o experimentan un mayor estrés del proceso que otros.
Un enfoque de calibración basado en el riesgo centra el esfuerzo de calibración donde el riesgo es mayor. En lugar de calibrar todo el lazo en el mismo intervalo, los instrumentos individuales que tienen más probabilidades de derivar se pueden calibrar con más frecuencia.
Por ejemplo, un sensor de temperatura de proceso expuesto a grandes cambios de temperatura puede requerir una calibración más frecuente que el resto del lazo, mientras que la calibración completa del lazo se realiza con menos frecuencia. Este enfoque ayuda a utilizar los recursos de calibración de forma eficiente a la vez que mantiene la confianza en la medición general.
Una aplicación común en la que la calibración del lazo se utiliza ampliamente en la industria de procesos son los sistemas instrumentados de seguridad (SIS).
En las aplicaciones SIS, la principal preocupación es si todo el circuito de seguridad funciona correctamente de principio a fin, no solo cómo funcionan los instrumentos individuales por sí solos. Por esta razón, los lazos de medición SIS a menudo se prueban y verifican aplicando una señal de referencia en campo y observando la respuesta a través de toda la cadena de señales, incluido el solucionador lógico y la indicación o acción final. Esto convierte a la calibración y a las pruebas del lazo en un enfoque natural y práctico para los lazos críticos para la seguridad.
La calibración del lazo ayuda a verificar que la transmisión de la señal, el escalado, la configuración y la respuesta del sistema se comportan como se pretende en condiciones reales. Sin embargo, no sustituye a la calibración de los instrumento individualmente. Los sensores y transmisores individuales de los lazos SIS suelen seguir calibrándose por separado para garantizar la exactitud, la trazabilidad y la conformidad a largo plazo.
Para un debate más detallado sobre SIS, pruebas y ensayos y prácticas de calibración específicas para aplicaciones de seguridad, consulta nuestro blog relacionado: Interpretación de los Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS) y la importancia de la calibración>>
Los lazos de medición modernos utilizan cada vez más la comunicación digital y los instrumentos inteligentes. En comparación con los lazos analógicos tradicionales, las señales digitales suelen implicar menos conversiones de analógico a digital y de digital a analógico en la cadena de señales.
Como resultado, los lazos digitales pueden tener menos fuentes de error que los analógicos, así como menos elementos que requieren calibración tradicional.
Sin embargo, incluso en los sistemas digitales, el principio básico de la calibración no cambia. El lazo de medición sigue empezando en el sensor del proceso y termina en el valor utilizado por el sistema de control o el operador. Los sistemas digitales pueden cambiar el lugar donde se producen los errores, pero no eliminan la necesidad de pensar de principio a fin a la hora de elegir una estrategia de calibración.
La calibración del lazo sigue siendo relevante porque confirma que el resultado final de la medición, incluido el procesamiento digital, el escalado y la configuración, es correcto. Por otro lado, la calibración de los instrumentos de manera individual es una forma de garantizar que los sensores y la función de medición interna funcionan según lo previsto.
La calibración del lazo y la calibración de los instrumentos de manera individualizada no son métodos competidores. Son enfoques complementarios que sirven para diferentes fines a la hora de mantener mediciones fiables y de gran exactitud.
La calibración del lazo proporciona una forma eficiente de confirmar que el valor de medición utilizado por el sistema de control tiene la exactitud adecuada para su propósito previsto. La calibración de los instrumentos de manera individualizada proporciona confianza, trazabilidad e información detallada sobre el rendimiento de cada equipo.
En la práctica, las estrategias de calibración más eficaces combinan los dos enfoques. La calibración del lazo se puede utilizar para verificar de forma eficiente el rendimiento general del lazo, mientras que la calibración de los instrumentos de manera individuaizada se aplica cuando la exactitud, la trazabilidad o los cambios en el lazo requieren un análisis más profundo.
Al interpretar correctamente las fortalezas y limitaciones de cada método, las organizaciones pueden tomar mejores decisiones de calibración, reducir el trabajo innecesario y mantener la confianza en sus sistemas de medición.
El ecosistema de calibración de Beamex está diseñado para respaldar un enfoque flexible de la calibración. Tanto si estás calibrando instrumentos individuales, lazos parcialmente o lazos de medición completos de principio a fin, las soluciones Beamex ayudan a garantizar mediciones de gran exactitud, procesos de trabajo eficientes y documentación fiable.
El equipo de calibración de Beamex te permite generar y medir señales de referencia con gran exactitud en campo, mientras que el software para la gestión de las calibraciones de Beamex te ayuda a planificar el trabajo de calibración, documentar los resultados y mantener la trazabilidad. Juntos, el equipo y el software de Beamex te permiten aplicar el método de calibración que mejor se adapte a cada situación, sin comprometer la exactitud ni la conformidad.
Sin embargo, elegir el enfoque de calibración adecuado no siempre es sencillo. Factores como la criticidad del proceso, los requisitos de exactitud, las necesidades de documentación y los recursos disponibles desempeñan un papel importante. Los expertos de Beamex pueden trabajar contigo para ayudarte a definir estrategias de calibración que sean prácticas, eficientes y alineadas con tus necesidades operativas reales.
Desarrollamos continuamente nuestras soluciones en estrecha colaboración con los clientes, siguiendo los cambios en la tecnología, las prácticas de trabajo y la conectividad del sistema. A medida que evoluciona el trabajo de calibración, nuestro objetivo sigue siendo el mismo: hacer que la calibración sea más eficiente manteniendo al mismo tiempo la exactitud, la trazabilidad y la confianza en los resultados de medición.
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