Simbologia Normas ISA - Apuntes 1 PDF

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Unidad 1 de la UC "Diseño y Sistemas de Control" UBV Monagas...

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Universidad Nacional Experimental del Táchira Departamento de Ingeniería Electrónica Núcleo de Instrumentación y Control

Simbología e Identificación de Instrumentos (Normas ISA)

Septiembre, 2007 Realizado por: Prof. Armando J. Briceño A.

1

Laboratorio de Instrumentación y Control Practica sobre Simbología e Identificación de Instrumentos Utilizando la Normativa de la Sociedad Americana de Instrumentación (ISA). Objetivos. 1. Clasificar los Instrumentos según: 1.1 La función que desempeñan. 1.2 La variable del proceso que manipulan. 2.

Identificar los instrumentos y describir su función según las normas de la Sociedad Americana de Instrumentación (ISA).

3.

Indicar la importancia del Instrumentación D.T.I (P&I.D).

4.

Describir la importancia de los Diagramas de Lazos de Control

Diagrama

de

Tubería

e

Procedimiento 1.-Lea con detenimiento la parte teórica de la práctica. 2.-Identifique los instrumentos en el D.T.I suministrado por el profesor, según su función y según las variables del proceso, aplicando las normas ISA. 3.-Identifique los lazos de control en el D.T.I. 4.-Realizar tres diagramas de lazos de control del punto 3, según formato ISA. 5.-Realizar una descripción total del proceso.

2

Parte Teórica Clasificación de Instrumentos. La

gran

diversidad

de

instrumentos

de

medición

y

de

control en los procesos industriales hace necesario, para el profesional en el área, de una clasificación adecuada que le permita la identificación exacta de cada instrumento. Varias sociedades

internacionales

han

dirigido

sus

esfuerzos

en

poder normalizar la forma en que se debe identificar los instrumentos. Americana

de

establecer

un

Una

de

la

más

Instrumentación sistema

de

importante (ISA),

normas

es

la

cuyo

(Códigos

y

Sociedad

objetivo

es

Símbolos)

de

aplicación a los instrumentos para las industrias químicas, petroquímica,

refinación,

siderurgica,

alimento,

cemento,

etc. En general, se considera dos clasificaciones básicas. La primera,

relacionada

con

la

función

que

desempeña

el

instrumento y la segunda, relacionada con la variable del proceso que el instrumento manipula. Clasificación del Instrumento según la Función que Desempeña. Según la función que desempeña el instrumento, podemos clasificarlos en: 1.-Instrumentos ciegos: Son aquellos que no poseen indicación visible de la variable tratada (ver figura 1), entre los cuales tenemos: 1.1

Instrumentos

de

alarmas:

Presostatos

y

Termostatos

(interruptores de presión y temperatura respectivamente). 1.2 Transmisores sin indicación: Todos aquellos transmisores que

no

poseen

indicación

visible

de

la variable

tratada,

entre los cuales podemos citar los transmisores de caudal, presión, nivel, temperatura, etc.

3

Figura 1.- Instrumentos Ciegos 2.-Instrumentos indicadores: Estos

instrumentos

poseen

una

escala graduada en donde se indica el valor de la variable por

medio

indicadores numérica

con

de

una

digitales dígitos.

aguja que

indicadora. muestran

Entre

los

la

También variable

instrumentos

existen en

forma

indicadores

tenemos: indicadores de presión o manómetros, indicadores de temperatura y de nivel, controladores y cualquier transmisor con indicación visible de la variable (ver figura 2).

Figura 2.- Instrumentos Indicadores

3.-Instrumentos registradores: Estos instrumentos registran las variables a través de gráficos, estos gráficos pueden tener

forma

circular,

rectangular

digitales (ver figura 3). 4

o

también

pueden

ser

Figura 3.- Instrumentos Registradores Entre estos instrumentos podemos citar registradores de presión, nivel, flujo, temperatura, etc. 4.-Instrumentos primarios: Estos instrumentos primarios son llamados

también

elementos

primarios

(sensores),

su

característica principal es que están en contacto directo con las variables del proceso (ver figura 4), los mismos generan una caída de tensión o un movimiento mecánico proporcional a la variable del proceso que están sensando.

Figura 4.- Instrumentos Primarios

5.-Instrumentos

transmisores:

Los

transmisores

captan

la

caída de tensión o el movimiento mecánico generado en los instrumentos primarios y lo llevan a niveles manejables, para luego ser transmitidos a cierta distancia en forma de señal 5

neumática de 3–15 psi o en forma de una señal electrónica de 4–20 ma (ver figura 5.a, 5.b, 5.c). También

existen

transmisores

digitales

que

envían

una

señal digital a través de un bus de campo. En algunos casos el

elemento

primario

puede

o

no

ser

parte

integral

del

transmisor, en la mayoría de los casos estos dos instrumentos están integrados.

Figura 5.a.- Detalles de Instalación de Instrumentos Transmisores

6

Figura 5.b.- Instrumentos Transmisores en Campo

Figura 5.c.- Tipos de Instrumentos Transmisores

6.-Instrumentos

convertidores:

Son

instrumentos

que

convierten una señal de entrada en una señal de salida de diferente

naturaleza

(ver

figura

6).

Como

ejemplo,

un

instrumento P/I convierte una señal neumática de entrada P, en una señal eléctrica de salida I, y un instrumento I/P convierte una señal eléctrica de entrada I, en una señal neumática de salida P.

7

Figura 6.- Tipos de Instrumentos Convertidores

7.-Instrumentos controladores: Estos instrumentos reciben la señal proveniente de los transmisores, la comparan con un valor de referencia y ejercen una acción correctiva de acuerdo con dicha comparación. Esta acción correctiva esta representada por una señal electrónica a la salida del controlador de 4-20ma o una señal neumática de 3-15 psi o una señal digital (ver figura 7.a, 7.b). Esta misma señal va dirigida hacia el elemento final de control.

Figura 7.a.- Instrumentos Controladores

8

Figura 7.b.- Tipo de Instrumentos Controladores

8.-Instrumentos

finales

de

control:

Estos

instrumentos

reciben la señal del controlador para realizar los cambios en el proceso y mantener a la variable controlada en el valor deseado (ver figura 8a, 8b). Entre los elementos finales de control

podemos

citar

las

válvulas

de

control,

servomotores, resistencias térmicas, etc.

Figura 8.a.-Instrumentos Finales de Control

9

los

Figura 8.b.- Instrumentos Finales de Control

Clasificación del Instrumento según la Variable del Proceso que Manipula. De acuerdo a la variable del proceso que manipula el instrumento, estos se dividen en instrumentos de caudal o flujo, de nivel, de presión, de temperatura, de densidad, de humedad,

de

viscosidad,

de

posición,

de

frecuencia,

de

fuerza, etc.

Identificación de Instrumentos según ISA. ISA en la identificación o designación de instrumentos siempre

utiliza

anteriormente. presión,

las

Entonces

controladores

dos

clasificaciones

existen

transmisores

registradores

de

expuestas ciegos

de

temperatura,

controladores ciegos de caudal, controladores indicadores de nivel, etc. En la figura 9 y 10, podemos observar la descripción de diferentes

instrumentos,

así

como

también

sus

posibles

ubicaciones. En la ubicación de instrumentos se considera el 10

campo y el panel (sala de control). El campo se refiere a instrumentos que se encuentran físicamente ubicados en la planta o en el proceso propiamente dicho. El panel (sala de control) se refiere a instrumentos ubicados en la sala del operador,

la

misma

puede

estar

ubicada algunos

metros de

distancia de la planta o del proceso.

Figura 9.- Descripción y ubicación de instrumentos

11

Figura 10.- Ubicación de instrumentos

Generalidades de la norma ISA- S5.1 A continuación

se describe los aspectos más importantes,

que debe conocer el estudiante para poder identificar los diferentes

instrumentos

existentes

en

la

industria

según

normativa ISA-S5.1. Cada instrumento debe identificarse con un sistema de letras y números que lo clasifiquen de acuerdo a la función que desempeña y de acuerdo con la variable del proceso

que

manipula.

Una

identificación

que

sirve

como

ejemplo es la siguiente:

Podemos observar en el ejemplo, que el instrumento esta identificado con letras, números y un círculo, analicemos cada una de las partes: La primera letra es la P de presión, la cual es la clasificación según la variable del proceso que manipula el instrumento. Si la primera letra hubiese sido T, 12

entonces la variable seria la temperatura. Las letras RIC son llamadas

letras

sucesivas,

las

cuales

identifican

al

instrumento de acuerdo a la función que desempeña. En este caso

R

significa

registro,

I

significa

indicación

y

C

significa control. Por tanto, nuestro instrumento según la variable del proceso y según la función que desempeña lo podemos

clasificar

como

“un

controlador

indicador

y

registrador de presión”. El número 201 se divide en dos partes: la primera parte, el número 2, indica el área o zona de la planta donde se encuentra ubicado el instrumento. Para nuestro caso el área de la planta por lo menos esta dividida en dos zonas, nuestro instrumento se encuentra ubicado en la zona 2. La segunda parte,

el

numero

01

representa

el

número

asignado

al

instrumento, es decir, que nuestro instrumento es el 01 de la zona 2. En resumen, identificamos al instrumento PRIC 201 como un registrador, indicador y controlador de presión, con el número 01, ubicado en la zona 2. El circulo alrededor de las letras y los números se llama comúnmente “globo”, este sirve para indicar en dónde está localizado el instrumento, es decir, sí es local o está en panel (sala de control). A continuación presentamos la figura 11, en donde se da un ejemplo de un controlador de flujo, numero 17, de la zona 1, ubicado localmente, en sala de control y detrás del panel. Cabe resaltar que el significado que se le da a la frase “detrás del panel” es “no acceso al operador”, es decir, el operador no tendrá acceso a este instrumento ubicado en sala de control.

13

Figura 11.- Símbolos de globos, letras y números

La tabla 1, es un resumen de las normativas ISA para la identificación y clasificación de instrumentos, esta tabla es ampliamente utilizada en la industria para la elaboración de los diagramas de instrumentación y tubería. En la misma, se observa en la primera columna (1ª Letra), la primera letra que

identifica

la

variable

del

proceso

que

manipula

el

instrumento, y en la segunda columna (Letras sucesivas), se presenta las funciones que desempeñan los instrumentos.

14

Tabla 1.- Letras de identificación (1) Para cubrir las designaciones no normalizadas que pueden emplearse repetidamente en un proyecto se han previsto letras libres. Estas letras pueden tener un significado como primera letra y otro como letra sucesiva. Por ejemplo, la letra N puede representar como primera letra el módulo de elasticidad y como sucesiva un osciloscopio. 15

(2)

La

letra

sin

clasificar

X,

puede

emplearse

en

las

designaciones no indicadas que se utilicen sólo una vez o un número limitado de veces. Se recomienda que su significado figure

en

el

exterior

del

círculo

de

identificación

del

instrumento. Ejemplo: XR-3 registrador de vibración. (3) Cualquier letra primera si se utiliza con las letras de modificación D (diferencial), F (relación) o Q (integración) o cualquier combinación de las mismas cambia su significado para representar una nueva variable medida. Por ejemplo, los instrumentos

TDI

y

TI

miden

dos

variables

distintas,

la

temperatura diferencial y la temperatura, respectivamente. (4) La letra A para análisis, abarca todos los análisis no indicados en la tabla 1, que no están cubiertos por una letra libre. Es conveniente definir el tipo de análisis al lado del símbolo en el diagrama de proceso. (5) El empleo de la letra U como multivariable en lugar de una combinación de primeras letras, es opcional. (6) El empleo de los términos de modificaciones alto, medio, bajo, medio o intermedio y exploración, es preferible pero opcional. (7) El término seguridad, debe aplicarse sólo a elementos primarios

y

a

elementos

finales

de

control

que

protejan

contra condiciones de emergencia (peligrosas para el equipo o el personal). Por este motivo, una válvula autorreguladora de presión

que

regula

la

presión

de

salida

de

un

sistema

mediante el alivio o escape de fluido al exterior, debe ser PCV, pero si esta misma válvula se emplea contra condiciones de emergencia, se designa PSV. La

designación

PSV

se

aplica

a

todas

las

válvulas

proyectadas para proteger contra condiciones de emergencia de presión

sin

tener

en

cuenta

las

características

de

la

válvula, y la forma de trabajo la colocan en la categoría de 16

válvula

de

seguridad,

válvula

de

alivio,

o

válvula

de

seguridad de alivio. (8)

La

letra

de

función

pasiva

vidrio,

se

aplica

a

los

instrumentos que proporcionan una visión directa no calibrada del proceso. (9) La letra indicación se refiere a la lectura de una medida real de proceso. No se aplica a la escala de ajuste manual de la variable si no hay indicación de ésta. (10) Una luz piloto que es parte de un bucle de control debe designarse por una primera letra seguida de la letra sucesiva L. Por ejemplo, una luz piloto que indica un período de tiempo terminado se designará KL. Sin embargo, si se desea identificar una luz piloto fuera del bucle de control, la luz piloto

puede

designarse

en

la

misma

forma

o

bien

alternativamente por una letra única L. Por ejemplo, una luz piloto de marcha de un motor eléctrico puede identificarse EL, suponiendo que la variable medida adecuada es la tensión, o

bien

XL,

suponiendo

que

la

luz

es

excitada

por

los

contactos eléctricos auxiliares del arrancador del motor, o bien simplemente L. La actuación de la luz piloto puede ser acompañada por una señal audible. (11) El empleo de la letra U como multifunción en lugar de una combinación de otras letras, es opcional. (12) Se supone que las funciones asociadas con el uso de la letra sucesiva Y se definirán en el exterior del símbolo del instrumento cuando sea conveniente hacerlo así. (13)

Los

términos

alto,

bajo

y

medio

o

intermedio

deben

corresponder a valores de la variable medida, no a los de la señal a menos que se indique de otro modo. Por ejemplo, una alarma de nivel alto derivada de una señal de un transmisor de nivel de acción inversa debe designarse LAH incluso aunque la alarma sea actuada cuando la señal cae a un valor bajo. 17

(14) Los términos alto y bajo, cuando se aplican a válvulas, o a otros dispositivos de cierre-apertura, se definen como sigue: Alto: indica que la válvula está, o se aproxima a la posición de apertura completa. Bajo:

denota

que

se

acerca

o

está

en

la

posición

completamente cerrada. Se sugieren las siguientes abreviaturas para representar el tipo de alimentación. AS: Alimentación de aire ES: Alimentación eléctrica GS: Alimentación de gas HS: Alimentación hidráulica NS: Alimentación de nitrógeno SS: Alimentación de vapor WS: Alimentación de agua A continuación se muestran los símbolos de las diferentes señales utilizadas en el control de procesos:

*

Línea o tubería principal del proceso.

**

El símbolo se aplica también a cualquier señal que emplee gas como medio de transmisión. Si se emplea un gas distinto del aire debe identi...