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Simbología y Diagrama de Tuberias e Instrumentación (P&ID) Introducción Este tema tratara sobre: • La simbología de las principales variables de un proceso • Los diagramas de procesos o equipos • Los diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID) Introducción • Los símbolos y diagramas son u...

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Simbología y Diagrama de Tuberias e Instrumentación (P&ID)

Introducción Este tema tratara sobre: • La simbología de las principales variables de un proceso • Los diagramas de procesos o equipos • Los diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID)

Introducción • Los símbolos y diagramas son usados en el control de procesos para indicar : a. b. c. d.

la aplicación en el proceso el tipo de señales empleadas la secuencia de componentes interconectadas y de alguna manera, la instrumentación empleada.

• La Sociedad de Instrumentistas de América (ISA por sus siglas en ingles Instruments Society of America) publica normas para símbolos, términos y diagramas que son generalmente reconocidos en la industria.

Introducción • Por ejemplo veamos los siguientes procesos industriales en el cual no podemos por simple observación darnos cuenta del conocimiento de operación y tipo de variables .

Existen Lazos de control de presión? Existen Lazos de control de temperatura?

Introducción Existen Lazos de control de caudal? Existen Lazos de control de nivel?

- En instrumentación y control, se emplea un sistema especial de símbolos con el objeto de - Ayudar a atender el proceso. - Proporcionar información acerca del mismo

Introducción • Todos los diagramas de control de procesos están compuestos de símbolos, identificaciones y líneas, para la representación gráfica de ideas, conceptos y aparatos involucrados en el proceso; a su vez, describen las funciones a desempeñar y las interconexiones entre ellos.

Simbolismo • El simbolismo es un proceso abstracto en el cual las características salientes de los dispositivos o funciones son representados de forma simple por figuras geométricas como círculos, rombos, triángulos y otros para escribir caracteres como letras y números identificando la ubicación y el tipo de instrumento a ser utilizado.

Simbolismo • Las tuberías son representadas con líneas • Entre los símbolos de un diagrama de instrumentación y tuberías (P&ID) tenemos: 1. Figuras geométricas 2. Simbolismo de Señales 3. Simbolismo de Funciones 4. Simbolismo de Instrumentos

Figuras Geométricas

1. Figuras geométricas Las figuras geométricas son usadas para representar funciones de medición y control en el proceso, así como dispositivos y sistemas; para la cual se utilizan:

Círculos El Círculo se usa para indicar: a. Presencia de un instrumento : como símbolo de un instrumento representa, el concepto de un dispositivo individual o función Ejemplo: sensor, transmisor, controlador, etc.

1. Figuras geométricas En la figura, se muestra un dispositivo indicador de Presión (PI): PI 1

Circulo como instrumento

b. Como elemento descriptor es usado para proporcionar información acerca de otro símbolo. En la figura, se muestra una válvula para el control de Flujo (FV). FV 2

Círculo como identificador PT

1. Figuras geométricas • La localización del instrumento en la planta se indica dibujando: a. Ninguna línea para instrumentos montados en planta (o campo) PI 1

b. Una línea sólida dividiendo el círculo para instrumentos ubicados en localización primaria o principal (montados en paneles de salas de control, de fácil acceso para el operador). PI 1

1. Figuras geométricas c. Una línea entrecortada dividiendo el círculo para instrumentos montados detrás de paneles o gabinetes (no acceso para el operador).

d. Una línea sólida doble dividiendo el círculo para instrumentos que se encuentra ubicado en una localización secundaria, montados en paneles auxiliares o secundarios Ej. Módulo “Rack” de instrumentación . PI 1

1. Figuras geométricas e. Líneas entrecortadas dobles dividiendo el círculo para instrumentos montados detrás de paneles secundarios.

FY 4

1. Figuras geométricas Cuadrados Grandes • Se requiere poder distinguir instrumentos independientes y aquellos cuyos componentes se encuentran repartidos en diversos gabinetes no pudiendo reconocérseles como localizados en un sólo lugar.

1. Figuras geométricas Cuadrados Grandes • La solución se encontró usando un cuadrado alrededor del símbolo del instrumento. Esto indica la función cumplida por varios elementos no localizados (distribuidos) en un sólo gabinete. PIC

PIC

2

2

• Un cuadrado con un círculo interno, representa instrumentos que muestran información y realizan acciones de control

1. Figuras geométricas • Como en el caso anterior, la inclusión o no, de una o dos líneas será también interpretado

1. Figuras geométricas Cuadrados Pequeños

• Uno de los primeros usos de los cuadrados pequeños es la representación de actuadores del tipo solenoide, en este uso se prefiere dibujar el cuadrado con una letra S inscrita en él.

S

1. Figuras geométricas Cuadrados Pequeños • Los cuadrados pequeños son también usados para representar actuadores de pistón dibujando para esto una pequeña T representando el pistón y líneas simples y dobles para pistones de simple y doble acción respectivamente.

1. Figuras geométricas Cuadrados Pequeños • Otros actuadores, se pueden representar inscribiendo un cuadrado con la combinación E/H para indicar actuadores electrohidráulicos o con una X para representar actuadores no clasificados E H

X

1. Figuras geométricas Cuadrados Pequeños

• El cuadrado pequeño puede representar también un posicionador dibujándose al lado del cuerpo de la válvula.

1. Figuras geométricas Cuadrados Pequeños • Uno de los más recientes usos para los cuadrados es la representación de bloques de funciones o como indicador de función.

FY 5

1. Figuras geométricas • Un hexágono representa dispositivos con capacidades de cómputo. Ejemplo: Controladores

• El siguiente símbolo indica PLCs

Simbolismo de Señales

2.Simbolismo de Señales

• Las líneas de unión para envío de señales o conexiones de los sistemas de control también deben ser presentadas más finas en relación a tuberías de proceso, tal como se muestra en el cuadro.

2. Simbolismo de Señales

Tubo capilar

Simbolismo de Funciones

3. Simbolismo de Funciones

• El simbolismo utilizado para determinar las funciones de cada instrumento se presentan a continuación.

3. Simbolismo de Funciones

Identificación de Instrumentos

4. Identificación de Elementos 

La identificación de los símbolos y elementos debe ser alfa numérica (ejemplo FI204)  Los números representan la ubicación y establecen el lazo de identidad  La codificación alfabética identifica al instrumento y las acciones a realizar

Identificación de Elementos Primera Letra (A - Z) Instrumento de Medida

Letras Sucesivas (A - Z)

   

Funciones pasivas de salida y las posibles modificaciones

# # #

Ubicación o posición del Elemento (0 - 9)

(Representación Alfa-numérica)

Letras de Identificación para Instrumentos

• Cada instrumento se identifica mediante un sistema de letras, clasificadas en cuanto a la función, (ver cuadro).

Letras de Identificación para Instrumentos • La primer letra indica la variable medida (Variable Proceso) – – – – – – – –

Flujo Nivel Presión Temperatura Peso Tiempo Humedad Concentración

:F :L :P :T :W :K :M :A

Letras de Identificación para Instrumentos • La segunda letra es un modificador o función del dispositivo • T (transmmiter) • E (sensor) • I (indicator)

• La tercera letra es la función del dispositivo o modificador • Un Número, esta asociado a un lazo de control.

Ejemplos FIC PT TIC TT FT YIC PDT LRC PIC DT FY FFC ST TDT

: controlador indicador de flujo : transmisor de presión : controlador indicador de temperatura : transmisor de temperatura : transmisor de flujo : controlador indicador de estados : transmisor diferencial de presión : controlador registrador de nivel : controlador indicador de presión : transmisor de densidad : calculo de caudal : controlador de relación de caudal : transmisor de velocidad : transmisor diferencial de temperatura

Letras de Identificación para Instrumentos

Letras de Identificación para Instrumentos

Ejemplo 1

Símbolos de instrumentos en un proceso simple • El transmisor de flujo FT 100 envía una señal eléctrica al registrador de flujo FR 100 ubicado en el panel. El dispositivo primario es un tubo de Venturi • En el lazo de temperatura TRC 101, el elemento final de control es una válvula TV 101. Las letras FO debajo del símbolo de la válvula indica que ésta se abre si el diafragma se rompe, o la señal de aire falla o si existe una condición similar. TS 101 es un interruptor para activar un TAL 101 (alarma por baja temperatura)

Símbolos de instrumentos en un proceso simple • El elemento primario para medir el flujo y la presión del vapor es la placa orificio FE 102. Los transmisores de flujo FT 102 y presión PT 103, conectados a la salida de la placa orificio, envían las señales neumáticas a los respectivos registradores FR 102 y PR103. Cuando se trabajan con fluidos compresibles como gas, aire y vapor, el uso de la presión de entrada o de salida afectará significativamente la cantidad final o el volumen que se calcule con los datos registrados en las gráficas

Elementos primarios para control de temperatura

• TR 31 es un registrador de temperatura conectado directamente a la tubería del proceso por un sistema de llenado térmico • TW es un termo pozo que trabaja como elemento primario el cual es instalado de 10 a 12 pulgadas dentro del elemento térmico • TG es un termómetro de vidrio bimetálico

Ejemplos • Termopares

• Transmisor de Temperatura

TT 33

Ejemplos • Detectores de Temperatura Resistivos (RTD)

• Transmisor de Temperatura

TT 33

Ejemplos • Transductores de Presión

• Transmisor de Presion

PT 103

Ejemplos • Sensores de Presion Manometricos

• Medidor de Flujo

• Transmisor de Presión

• Sensor de Flujo FE 101

Ejemplos • Sensor Magnético de Flujo

• Transmisor indicador de Flujo

FIT 101

Ejemplos

• Servomotor AC M

Ejemplos • Válvula tipo mariposa

(P&ID)

• Valvula tipo Globo

(P&ID)

• Válvula de Compuerta

Valve Gate

• Válvula de Bola

Valve Ball

Ejemplos Controlador PID

• Controlador Indicador de Nivel (P&ID) LIC 101

Ejemplo: Lectura de un Lazo Simple

Lectura de un Lazo Simple Para el lazo que se presenta tenemos un numero de identificación (TAG) 301. Con este numero y la primera letra identificadora T para temperatura puede determinarse que el propósito primario para este lazo es la medición y control de temperatura de un intercambiador de calor. Los instrumentos en el lazo incluyen un transmisor de temperatura, un controlador y una válvula. Cada una de estas funciones son designadas por la segunda o tercer letra en la identificación. El símbolo del transmisor nos revela que esta montado en campo, esto se asume debido a que no tiene una línea dentro del circulo.

Lectura de un Lazo Simple La línea que contiene las X's nos indica que el transmisor esta conectado al proceso por medio de un tubo capilar. La línea punteada indica que la señal del transmisor hacia el controlador es de tipo eléctrica. La línea dentro del circulo del controlador indica que este instrumento esta situado en un tablero. La señal eléctrica desde el controlador es recibida por un transductor que convierte la señal. Este a su vez manda una señal al elemento final que es una válvula, que al observar la posición de la flecha nos indica que si la válvula pierde la señal automáticamente se cerrara la válvula.

Otros Ejemplos de Lazos de Control y su diagrama P&ID

Control de flujo másico en un molino SAG •Una faja transportadora alimenta un Molino SAG. La variable que se desea controlar es el flujo másico del material transportado. Este flujo podemos obtenerlo multiplicando la masa medida con la balanza y la velocidad de la faja. Si el flujo másico obtenido es menor al deseado se incrementa la velocidad de los motores de los alimentadores de faja, de lo contrario se disminuye.

Area de Acopio de Material

Diagrama P&ID

M

M

Alimentador de Placas

Alimentador de Placas

Balanza

Faja Transportadora SE 101

WE 101

I

SIT 101

WY 102

I V

WY 101

V

WIT 101

WIC 101

MOLINO SAG SP

2. Control de temperatura en un intercambiador de calor

•Tenemos un intercambiador de calor, el que se utiliza para calentar un material determinado. La variable que se desea controlar es la temperatura del material utilizando el flujo de vapor como elemento regulador de la temperatura.

Diagrama P&ID Salida de Material

TE 101

TIT 101

TIC 101

TY 101

SP

I

P

Entrada de Vapor TV 101 Entrada de Material

Salida de Vapor

Control en cascada de un reactor exotérmico Diagrama P&ID

TT

Control ado r mae stro

TIC

Temperatura de referencia en el reactor (punto de referencia local)

A li men ta ci ón

TT T

P ro duc to

Control ado r E scl avo

Temperatura de referencia para el agua de enfriamiento TIC

Tc

A gua d e en fri ami ento

Control en cascada de Temperatura y Presión Diagrama P&ID

PIC

Variable Manipulada

Reset TIC

PIT

Maestro

Esclav o

TIT

Variable controlada o primaria

Condensado...