Exactitud del nivel por radar: presupuesto de error instalado

Un transmisor de nivel por radar sale de fábrica con una exactitud de ficha de pocos milímetros, pero la cifra que decide si se acepta un inventario es el error acumulado tras montar, cablear y escalar el instrumento. La exactitud del nivel por radar en un sistema instalado reúne varias contribuciones independientes y solo una figura en la ficha. Confundir la exactitud de ficha con la entregada es la causa más frecuente de lecturas de entrega controvertidas.

Por qué la exactitud de ficha es solo una contribución

La exactitud de referencia describe el error de medida declarado bajo condiciones de referencia definidas; la resolución describe el menor cambio que se puede distinguir o visualizar. Son especificaciones diferentes. El desempeño instalado depende también del plano de referencia, la alineación, el trayecto gaseoso y el sistema receptor. Enumerar cada contribución, corregir los desplazamientos conocidos y evaluar correlaciones antes de combinar incertidumbres.

Conviene escribir cada contribución por separado antes de la puesta en marcha, para acordar por escrito el límite de aceptación antes del llenado. Así, la expectativa vaga de «unos 5 mm» se convierte en una cifra justificable y comprobable que instalador y operador pueden contrastar con la misma lista. También muestra dónde se consume el margen, más importante que la cifra destacada del folleto.

Contribuciones de error que acumula un lazo radar instalado

La tabla enumera contribuciones típicas al presupuesto de exactitud de nivel radar instalado. Son valores técnicos de referencia habituales para un intervalo de 12 m en líquidos y deben confirmarse con la ficha vigente y la placa antes de utilizarlos. La columna de condiciones indica cuándo aumenta o disminuye cada término.

Son referencias técnicas ilustrativas para un ejemplo de cálculo. Confirmar cada valor con la ficha vigente del producto y la placa instalada antes de declarar un límite de aceptación.

Cómo entran en el presupuesto montaje, inclinación y cambio de referencia

El desplazamiento de referencia empieza al asentar la brida. El transmisor mide desde su propio plano de referencia de antena, que rara vez coincide con el punto «vacío» de los planos de planta. Una separación de 0.3 m en el tubo tranquilizador o un adaptador de 50 mm cambian el cero sin cambiar el sensor. Es un desplazamiento fijo, no ruido aleatorio: medirlo una vez con cinta y descontarlo en el escalado. En el presupuesto queda solo la incertidumbre residual de esa medición, unos milímetros, no los 300 mm completos.

La inclinación es geométrica. Un haz desalineado perjudica más la exactitud del nivel radar que el propio sensor. Con 2° respecto de la vertical sigue habiendo un eco fuerte, pero el trayecto adicional a 10 m introduce unos 6 mm de desviación aparente de nivel, y unos 12 mm a 20 m. En el intervalo de 12 m del ejemplo son 7 mm. Como crece linealmente con la distancia y aproximadamente con el cuadrado del ángulo para ángulos pequeños, la comprobación de alineación pertenece al presupuesto, no solo a las notas de puesta en marcha. Una brida universal o una referencia de plomada verificada elimina casi todo este término antes de contabilizarlo; el ahorro es mayor en los recipientes más altos del conjunto.

Permitividad del vapor y deriva térmica como términos adicionales

El gas sobre el líquido no siempre es aire. En servicio presurizado o criogénico, el vapor tiene permitividad superior a 1.0 y el pulso radar viaja algo más despacio que en el vacío. En un trayecto de 12 m, un índice de refracción de 1.001 añade 12 mm de error de distancia si se ignora, pues el error es la longitud por (n − 1). Crece con longitud y presión: a 2 bar manométricos, el índice del vapor de nitrógeno o hidrocarburos está cerca de 1.001 y a 10 bar se aproxima a 1.005, que produciría 60 mm en esos mismos 12 m. Es el término que más suele omitirse cuando un tanque que medía bien a presión atmosférica empieza a desviarse tras presurizarlo, porque el sensor no ha cambiado.

La deriva térmica es el término lento. La mayoría de las electrónicas radar están compensadas, pero la deriva residual sigue siendo del orden del 0.02% del intervalo por cada 10 °C de cambio en la carcasa. Con 30 °C y 12 m son unos 7 mm: poco en una lectura, pero real en un parque con decenas de instrumentos con distinta exposición solar. Registrar la temperatura de carcasa durante la aceptación para reevaluar después este término si surge una controversia sobre un tanque.

Ejemplo de combinación RSS para un intervalo de 12 m

Un cálculo RSS útil combina contribuciones expresadas sobre una base coherente de incertidumbre estándar, evaluando sus correlaciones. No convierte límites arbitrarios de error máximo en una exactitud garantizada. El ejemplo siguiente trata los valores de planta supuestos como contribuciones independientes de incertidumbre estándar únicamente para ilustrar la aritmética; no son datos de campo medidos por METRAVON.

Cálculo ilustrativo con valores de planta supuestos:

• Referencia de ficha: 5 mm
• Desplazamiento del datum: 3 mm
• Inclinación a 12 m: 7 mm
• Efecto del vapor: 12 mm
• Deriva térmica: 7.2 mm
• Interpolación de la tabla de aforo: 2 mm
• Redondeo PLC: 0.2 mm

RSS = √(5² + 3² + 7² + 12² + 7.2² + 2² + 0.2²) RSS = √(25 + 9 + 49 + 144 + 51.84 + 4 + 0.04) = √282.88 ≈ 17 mm

Resultado: si las cifras en milímetros se suponen contribuciones independientes de incertidumbre estándar, su RSS es de unos 17 mm. Es una incertidumbre estándar combinada, no automáticamente un límite garantizado de error de ±17 mm ni un límite de aceptación para liberar la instalación. Convertir las especificaciones reales a una base coherente de incertidumbre, corregir sesgos conocidos, evaluar correlaciones y declarar el factor de cobertura que corresponda y la regla de decisión antes de usar el resultado para aceptar.

Cuándo falla el presupuesto y cómo documentar el límite

El presupuesto supone que el instrumento sigue una superficie real. Deja de servir cuando el eco es inválido: ninguna operación con términos correctos recupera una lectura inexistente. Si la calidad permanece en el mismo valor bajo pese a un cambio de nivel conocido, el nivel queda a fondo de escala con el tanque comprobadamente vacío o la traza muestra un pico estable a altura fija sin relación con el líquido, el fallo está en sensor, montaje o proceso, no en la cadena de exactitud. Localizarlo mediante la traza de eco y el registro de instalación y recalcular el presupuesto solo tras recuperar un eco válido.

Tampoco sirve para un nivel realmente discontinuo, como una superficie en ebullición violenta o un tanque cuyas tuberías internas reflejan más que el líquido. El error dominante es estructural y debe resolverse mediante tubo tranquilizador, onda guiada u otro trayecto de medida antes de que una cifra de exactitud tenga sentido. Después incorporar el presupuesto al expediente de puesta en marcha como límite único firmado, con sus contribuciones adjuntas, para atribuir una futura superación a un término concreto sin rehacer todo desde cero.

Preguntas frecuentes

P1. ¿La exactitud de ficha equivale a la instalada?

No. Hay que evaluar el desempeño en las condiciones reales, incluidos datum, inclinación, vapor, deriva y escalado receptor. El RSS del ejemplo solo es de unos 17 mm si sus entradas se suponen contribuciones independientes de incertidumbre estándar. No se compara directamente con un límite de error de ficha de ±5 mm expresado sobre otra base ni garantiza automáticamente un límite de aceptación instalado. Acordar base de incertidumbre y regla de decisión antes de firmar.

P2. ¿Por qué usar la raíz de la suma de cuadrados en lugar de sumar errores?

RSS combina componentes sobre una base coherente de incertidumbre estándar tras evaluar sus correlaciones. Tener nombres distintos no garantiza independencia. La suma lineal puede acotar contribuciones simultáneas de peor caso; al usar incertidumbre para aceptar se necesitan un factor de cobertura y la regla de decisión acordada.

P3. ¿Qué término suele dominar el presupuesto radar instalado?

El cambio de permitividad del vapor domina en tanques presurizados o criogénicos y alcanza unos 12 mm en 12 m a 2 bar manométricos. En tanques atmosféricos suelen dominar datum e inclinación. Identificar primero el término dominante: reducirlo aporta el mayor margen.

P4. ¿El error por inclinación aumenta con la altura del tanque?

Sí. Un haz inclinado 2° añade unos 6 mm a 10 m y unos 12 mm a 20 m, porque el trayecto adicional crece con la distancia. Verificar verticalidad con plomada o brida universal antes de considerar nulo este término.

P5. ¿Importa realmente el redondeo PLC a 12 m?

Apenas. Una conversión de 16 bits en 0–12 m resuelve unos 0.2 mm por cuenta, mucho menos que los demás términos. Solo importa en intervalos muy cortos o servicios comerciales de alta resolución, pero debe enumerarse para mantener completo el presupuesto.

P6. ¿Cuándo abandonar el presupuesto y empezar a localizar averías?

Cuando el eco sea inválido: calidad en su mínimo, fondo de escala con tanque confirmadamente vacío o pico fijo independiente del nivel. Son fallos del sensor, montaje o proceso, no términos de exactitud, y deben corregirse primero mediante la traza de eco.

RESUMEN

El desempeño radar en servicio exige evaluar errores e incertidumbres instalados. En el intervalo ilustrativo de 12 m, las contribuciones dan un RSS de unos 17 mm si se tratan como incertidumbres estándar independientes; no es automáticamente un error garantizado de ±17 mm. Usar valores de planta verificados, corregir sesgos conocidos, evaluar correlaciones y acordar cobertura y regla de aceptación. Si el propio eco es inválido, empezar por localizar la avería.