Normas Isa S5_2016.pdf

P&ID (PIPING AND INSTRUMENTATION DIAGRAM/DRAWING) DIAGRAMA DE TUBERÍAS (DTI) Elaborado por el Ing. Jaime Peña

INSTRUMENTACIÓN

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ALGUNAS DEFINICIONES Está definido por el Instituto de Instrumentación y Control de la siguiente manera: Es un diagrama que muestra la interconexión de equipos de proceso e instrumentos utilizados para controlar el proceso. En la industria de procesos, un conjunto estándar de símbolos se utiliza para preparar los dibujos de los procesos. El instrumento de símbolos utilizados en estos dibujos se basa generalmente en la Norma ISA S5.

CLASES DE INSTRUMENTOS

Elaborado por el Ing. Jaime Peña

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EN FUNCION DEL INSTRUMENTO

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• INSTRUMENTOS CIEGOS. Son aquellos que no tienen indicación visible de la variable. Ejemplos: presostatos, transmisores de caudal, presión, nivel y temperatura sin indicación. • INSTRUMENTOS INDICADORES Disponen de un índice y de una escala graduada en la que puede leerse el valor de la variable. Actualmente proliferan indicadores digitales que muestran la variable en forma numérica con dígitos. Elaborado por el Ing. Jaime Peña

• INSTRUMENTOS REGISTRADORES Registran con trazo continuo o a puntos la variable. • LOS ELEMENTOS PRIMARIOS Están en contacto con la variable y utilizan o absorben energía del medio controlado para dar al sistema de medición una indicación en respuesta a la variación de la variable controlada. Por ejemplo: en el elemento primario de temperatura (termopar) se presenta una variación de fuerza electromotriz. Elaborado por el Ing. Jaime Peña

LOS TRANSMISORES

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Captan la variable de proceso a través del elemento primario y la transmiten a distancia en forma de señal neumática de margen de 3 a 15 psi (libras por pulgada cuadrada) o electrónica de 4 a 20 mA de corriente continua. La señal digital utilizada en algunos transmisores inteligentes es apta directamente para ordenador. El elemento primario puede formar o no parte integral del transmisor. Elaborado por el Ing. Jaime Peña

LOS CONVERTIDORES

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Son aparatos que reciben una señal de entrada neumática o electrónica procedente de un instrumento y después de modificarla envían la resultante en forma de señal de salida estándar. Ejemplo: un convertidor P/I (señal de entrada neumática a señal de salida electrónica, un convertidor I/P (señal de entrada eléctrica a señal de salida neumática). Elaborado por el Ing. Jaime Peña

• LOS RECEPTORES Reciben las señales procedentes de los transmisores y las indican o registran. • LOS CONTROLADORES Comparan la variable controlada (presión, nivel, temperatura) con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación. • EL ELEMENTO FINAL DE CONTROL Recibe la señal del controlador y modifica el caudal del fluido o agente de control. Elaborado por el Ing. Jaime Peña

SISTEMA DE LAZO ABIERTO

Consigna

Operador

SISTEMA DE CONTROL

Señales de mando

DISPOSITIVOS DE POTENCIA

ACTUADORES

DISPOSITIVOS DE SEÑAL

Potencia

PLANTA o PROCESO

Salida

SISTEMA DE LAZO CERRADO

EN FUNCION DE LA VARIABLE DE PROCESO

De acuerdo con la variable del proceso, los instrumentos se dividen en instrumentos de caudal, nivel, presión, temperatura, densidad y peso específico, humedad y punto de rocío, viscosidad, posición, velocidad, pH, conductividad, frecuencia, fuerza, turbidez, etc. Elaborado por el Ing. Jaime Peña

NORMAS ISA S5.1

USO DE LA SIMBOLOGÍA EN LA INDUSTRIA • La simbología de instrumentación industrial es una herramienta necesaria e indispensable en la industria, industrias como: en la química, petróleo, generación de poder, aire acondicionado, refinado de metales, y otros numerosos procesos industriales. • Ciertos campos, como la astronomía, navegación, y medicina, usan instrumentos muy especializados, diferentes a los instrumentos de procesos industriales convencionales.

ISA - THE INTERNATIONAL SOCIETY OF AUTOMATION

Fundada en 1945, ISA es una organización internacional sin ánimo de lucro enfocada a ayudar a sus más de 30000 miembros repartidos por todo el mundo y a todos los profesionales del sector a resolver sus problemas, a mejorar sus conocimientos, capacidad de liderazgo y favorecer en general su desarrollo profesional.

ISA se encarga también del desarrollo de estándares relacionados con el mundo de la instrumentación, el control y la automatización en general. Asimismo, proporciona formación y publica numerosos libros, revistas y artículos técnicos para divulgar el conocimiento en todo el mundo.

ISA también organiza ferias y conferencias internacionales, con el objetivo de destacar las últimas novedades tecnológicas, tendencias y soluciones reales a los problemas de más actualidad en materia de producción, ingeniería o gestión.

La ISA ha desarrollado los siguientes estándares avalados algunos de ellos por ANSI o la IEC, los que se aplican alrededor del mundo. Entre las normas más importantes de ISA en el campo de la instrumentación industrial están:

• ISA-S5.1-84 sobre instrumentación de medición y control. • ISA-S5.2-76 sobre símbolos de operación binaria de procesos. • ISA-S5.3 Símbolos de sistemas de microprocesadores con control compartido.

• ISA-RP2.1-1978 - Mesas de manómetro. • ISA-S5.3-1983 - Símbolos gráficos para el control distribuido/ instrumentación compartida de exhibición, sistemas de computadora y lógica. • ISA-S12.1-1991 - Definiciones y la información que pertenece a instrumentos eléctricos en ubicaciones peligrosas. • ISA-TR12.2-1995 Evaluación de sistema intrínsecamente seguro que usa el concepto de entidad.

• ISA-RP12.2.02-1996 - RECOMENDACIONES PARA LA PREPARACIÓN, CONTENIDO, Y LA ORGANIZACIÓN DE SEGURIDAD INTRÍNSECA. • ISA-RP12.4-1996 - ANEXOS PRESURIZADOS. • ISA-S12.13, REQUERIMIENTOS DE DESEMPEÑO, DETECTORES COMBUSTIBLES DE GAS. • ISA-RP12.13, PARTE II - 1987 - INSTALACIÓN, OPERACIÓN, Y MANTENIMIENTO DE COMBUSTIBLE INSTRUMENTOS DE DETECCIÓN DE GAS.

ANSI El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI, por sus siglas en inglés: American National Standards Institute) es una organización sin ánimo de lucro que supervisa el desarrollo de estándares para productos, servicios, procesos y sistemas en los Estados Unidos. ANSI es miembro de la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) y de la Comisión Electrotécnica Internacional (International Electrotechnical Commission, IEC). La organización también coordina estándares del país estadounidense con estándares internacionales, de tal modo que los productos de dicho país puedan usarse en todo el mundo.

Norma ANSI/ISA Entre las normas más importantes de ANSI/ISA en el campo de la instrumentación industrial están: • ANSI/ISA-S5.1-1984 (R1992) - Instrumentación símbolos e identificación. • ANSI/ISA-S5.2-1976 (R1992) - Lógica binaria diagrama para operaciones de proceso. • ANSI/ISA-S5.4-1991 - Instrumento ”Enlaza Diagramas”. • ANSI/ISA-S5.5-1985 - Símbolos gráficos para el proceso “Muestra”.

• ANSI/ISA-S50.1-1982 (R1992) - Compatibilidad de señales analógicas para instrumentos electrónicos de proceso industrial. • ANSI/ISA-S51.1-1979 (R1993) - Procesa terminología de instrumentación. • ANSI/ISA-TR67.04.08-1996 – Set-points para secuencia de acciones • ANSI/ISA-S67.10-1994 - Línea norma de tubería y cañería para el uso en plantas nucleares de poder.

REPRESENTACION NORMALIZADA

• Una norma de uso recomendado para la representación de instrumentos es la ISA-S5.1 (ISA=Instrument Society of America). • Según esta norma, el instrumento se representa por un círculo con una serie de letras en su interior que indican su función y, adicionalmente, un número que identifica a qué bucle de control pertenece. Elaborado por el Ing. Jaime Peña

Línea de instrumentos Las líneas indican la forma en que se interconectan los diferentes instrumentos así como las tuberías dentro de un lazo de control. Las líneas pueden indicar diferentes tipos de señales como son neumáticas, eléctricas, ópticas, señales digitales, ondas de radio etc.

Líneas de conexión de instrumentos

Fuentes de alimentación Estas se utilizan cuando se indica las líneas de conexión y proceso

Designación de los instrumentos por círculos

Los símbolos con o sin líneas indican la posición en que están montados los instrumentos. Las líneas son variadas como son: una sola línea, doble línea o líneas punteadas.

• Los hexágonos se usan para designar funciones de computadora. Los controles lógicos programables PLC's se simbolizan con un rombo dentro de un cuadrado.

Número de identificación de los instrumentos o números TAG Cada instrumento o función para ser designada esta diseñada por un código alfanumérico o etiquetas con números. La parte de identificación del lazo del número de etiqueta generalmente es común a todos los instrumentos o funciones del lazo. Un sufijo o prefijo puede ser agregado para completar la identificación.

Número de identificación típico (NÚMERO TAG

Identificación de lazo

• La identificación del lazo consiste en un número • Cada instrumento en un lazo tiene asignado a él el mismo número de lazo. Cada lazo de instrumentos tiene un único número de identificación de lazo.

Número de lazo Este indica el lazo al que pertenece el instrumento, y esta representado por un número que se encuentra a la par de las tres letras de identificación funcional cuando es en etiquetas.

Forma de identificación de los instrumentos Esta compuesto por dos partes que es la identificación funcional y la identificación de lazo

Tabla de identificación funcional

PRIMERA LETRA PARA DESCRIBIR VARIABLES DE MEDIDA • • • • • • • • • •

A Análisis B Llama (quemador) C Conductividad D Densidad o peso específico E Tensión (f.e.m.) F Caudal G Calibre H Manual I Corriente eléctrica J Potencia

• • • • • • • • • •

K L M N O P Q R S T

Tiempo Nivel Humedad Libre Libre Presión o vacío Cantidad Radioactividad Velocidad o frecuencia Temperatura

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54 • • • • • •

U V W X Y Z

Multivariable Viscosidad Peso o fuerza Sin clasificar Libre Posición

Elaborado por el Ing. Jaime Peña

LETRA DE MODIFICACIÓN DE LA PRIMERA LETRA • D •F

Diferencial Relación

• J • Q • S

Exploración Integración Seguridad

LETRAS SUCESIVAS COMO FUNCIÓN DE LECTURA PASIVA • • • •

A Alarma B Libre E Elemento primario G Vidrio Elaborado por el Ing. Jaime Peña

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56 •L •N • • • • • •

O P R U W X

Luz piloto Libre Orificio Punto de prueba Registro Multifunción Vaina Sin clasificar

Elaborado por el Ing. Jaime Peña

LETRAS SUCESIVAS COMO FUNCIÓN DE SALIDA •B •C •K •N •S •T •U •V •X •Y •Z

Libre Control Estación de control Libre Interruptor Transmisión o transmisor Multifunción Válvula Sin clasificar Relé o computador Elemento final de control sin clasificar

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LETRAS SUCESIVAS COMO LETRA DE MODIFICACIÓN • • • • • • •

B Libre H Alto L Bajo M Medio o intermedio N Libre U Multifunción X Sin clasificar

Elaborado por el Ing. Jaime Peña

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ACLARACION

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• Las letras Libre se pueden utilizar para designaciones no normalizadas. Se debe aclarar aparte su utilización mediante una nota. • La letra X (sin clasificar) se puede emplear para designar instrumentos que no se puedan designar con el resto de letras. Es recomendable indicar su significado fuera del círculo. • La letra Y como sucesiva designa una función de salida, como relé o computador. La función que realiza dicho instrumento se puede definir fuera del símbolo.

• La primera letra sirve para designar la variable medida. • La segunda letra es opcional y sirve como modificadora de la anterior, cambiando el significado de la variable medida. Por ejemplo, un instrumento PI mide e indica una presión absoluta mientras que uno PDI mide e indica la presión diferencial entre dos puntos. • La tercera letra hace referencia al tipo de lectura. La A indica que es una medida tipo alarma (comparación con un cierto valor prefijado), la E que se trata de un elemento primario, la I que es indicador y la R un instrumento registrador. La H se utiliza para designar un instrumento que permite ver directamente la evolución del proceso.

61 • La cuarta letra se utiliza para designar el tipo de salida. Puede ser un controlador (C), interruptor (S), transmisor (T), una válvula (V), etc. • La quinta letra es modificadora y opcional, aunque es aconsejable su utilización. Los términos alto, bajo y medio se refieren a valores de la variable medida. Elaborado por el Ing. Jaime Peña

Símbolos de actuadores • Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas. • Existen tres tipos de actuadores: Hidráulicos • Neumáticos • Eléctricos

VÁLVULAS DE CONTROL

VÁLVULAS DE NIVEL_AUTORREGULADORES DE NIVEL

VÁLVULAS DE CAUDAL_AUTORREGULADORES DE CAUDAL

AUTORREGULADORES DE TEMPERATURA

ELEMENTOS PRIMARIOS (TEMPERATURA)

Elementos primarios (temperatura)

ELEMENTOS PRIMARIOS (NIVEL)

ELEMENTOS PRIMARIOS (CAUDAL)

Elementos primarios (de corriente)

Elementos primarios (de humedad)

Elementos primarios (de llama)

Elementos primarios (de posición)

Elementos primarios (de tensión)

Elementos primarios (de velocidad o frecuencia)

Elementos primarios (de viscosidad)

SIMBOLOS VARIOS

T

Válvula que se abre (Fail Open) ante un fallo del actuador

Actuador tipo cilindro de simple acción Actuador manual Actuador electrohidráulic o Actuador tipo solenoide Actuador sin clasificar

Actuador para válvula de alivio o seguridad (indica muelle, peso, etc.)

FC

Válvula que se cierra (Fail Closed) ante un fallo del actuador

FL

Válvula que se bloquea (Fail Locked) ante un fallo del actuador

FI

Válvula que se queda en posición indeterminada (Fail Indeterminated) ante un fallo del actuador

Placa orificio insertada en tubería, para la medida de caudal

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Placa orificio con accesorio de cambio rápido

Sello químico

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TuboVenturi

Bomba

Tubo Venturi o tobera

Enclavamiento lógico

Canal medidor

Enclavamiento si se cumplen todas las entradas

Rotámetro

Luz piloto

Enclavamiento si se cumplen una o más entradas

EJEMPLOS 1.

Transmisor y registrador de presión

El PT capta y transmite la presión del proceso. La señal que envía al PR es neumática. Este último registra la medida de presión a lo largo del tiempo

2. Control de caudal en bucle abierto La válvula con control manual (HV) se gobierna mediante el controlador HC, que envía una señal neumática al actuador. El dispositivo tipo placaorificio insertado en la tubería permite la indicación del caudal (FI), que es el resultado de la actuación sobre HV.

3.- Control de temperatura en bucle abierto de un horno alimentado a gas La válvula con actuador manual HV permite alimentar el horno con un caudal mayor o menor de gas. El instrumento TE, con conexión eléctrica, mide directamente la temperatura del proceso. El TT es un transmisor eléctrico y el TI es el indicador de temperatura

4.- Control de temperatura en bucle cerrado con intercambiador de calor

El elemento primario de temperatura TE, con conexión eléctrica al proceso (termopar, PT100, etc.) capta la temperatura. La señal de éste es enviada al TTI que sirve para indicar la temperatura del proceso y para transmitir esta información al controlador TC. El TC, con la señal del TTI y la consigna introducida elabora la señal para la válvula TV. Todas las señales del bucle son de tipo eléctrico.

5.- Control de nivel en bucle cerrado El transmisor de nivel LT da una señal eléctrica al controlador indicador de nivel LIC y esta señal eléctrica se convierte en neumática mediante el I/P para mandar la válvula LV.