SIMBOLOGÍA Y DIAGRAMAS DEINSTRUMENTACIÓN: NORMAS ISA

NORMASEn instrumentación y control, se emplea unsistema especial de símbolos con el objeto detransmitir de una forma más fácil y específicala información. Esto es indispensable en eldiseño, selección, operación y mantenimientode los sistemas de control.

Un sistema de símbolos ha sido estandarizado por la ISA (Sociedad de Instrumentistas de América).  La siguiente información es de la norma:  ANSI/ISA‐S5.1‐1984(R 1992).

NORMASISA (Instrument Society of America):–ANSI/ISA‐S5.1 (Identificación y símbolos de instrumentación)

–ANSI/ISA‐S5.2 (Diagramas lógicos binarios para operaciones de procesos)–ISA‐S5.3 (Símbolos gráficos para control distribuido, sistemas lógicos ycomputarizados)–ANSI/ISA‐S5.4 (Diagramas de lazo de instrumentación)–ANSI/ISA‐S5.5(Símbolos gráficos para visualización de procesos)

DIN (alemana):–DIN 19227 Parte 1 (código de identificación de instrumentos y controles)–DIN 19227 Parte 2 (Símbolos y gráficos)

¿EN QUE SE USA?• Bocetos del plan• Papeles técnicos, literatura y discusiones• Diagramas de sistemas de instrumentación, diagramas de vuelta, diagramaslógicos

• Descripciones funcionales• Diagramas de flujo: Procesos, Mecánicos, Ingeniería, Sistemas, que Conduce portuberías (el Proceso) e instrumentación

• Dibujos de construcción• Especificaciones, órdenes de compra, manifiestos, y otras listas• Identificación (etiquetando) de instrumentos y funciones de control

• Instalación, operación e instrucciones de mantenimiento, dibujos, y archivos

ISA-S5.4

La norma ISA‐S5.4 establece la información mínima requerida yadicional para un lazo de instrumentación; donde este lazo forma partede un proceso descrito sobre alguna clase de dibujo de ingeniería comopor ejemplo P&ID (Piping and Instruments Drawings).

Esta norma es flexible para ser usada en la industria química, petrolera,generación de energía, aire acondicionado, refinación de metales, ymuchas otras industrias.

Y QUE ES UN DIAGRAMA DE LAZO DEINSTRUMETNACIÓN?Es una representación compuesta de información dellazo.Contiene todo lo asociado a conexiones eléctricas ytuberías y puede contener toda la informaciónnecesaria para proveer los usos proyectados.

Y PARA QUE SE USAUN DIAGRAMA DELAZO DE INSTRUMETNACIÓN?

Los P&ID son diagramas que contienen básicamente los equipos de proceso, las tuberías, los instrumentos y las estrategias de control del proceso. Un P&ID se usan para:

Definir y organizar un proyecto.Mantener el control sobre un contratista durante la construcción.Entender como es controlada la planta después de finalizar el proyecto.Mantener un registro de lo que fue acordado y aprobado   formalmente para la construcción.Registrar lo que fue construido en la forma como se diseño con los P&ID.

Los diagramas de tubería e instrumentaciónLos P&ID son conocidos con varios nombres, pero en todo el mundosin tomar en cuenta como son nombrados conocen su valor. Estos sonalgunos de los nombres por los cuales son conocidos :

‐ DTI‐ P&ID (por sus siglas en inglés)‐ Diagramas de tubería e instrumentación‐ Diagramas de procesos e instrumentación

La mayoría de las firmas utilizan las normas ISA como una base paraluego añadir sus propias modificaciones de acuerdo a susnecesidades.

Board Término en inglés el cual se interpreta como sinónimo de panel.Circulo Símbolo circular usado para denotar e identificar el propósito de un instrumento o función. Puedecontener una etiqueta con un número. Es también un sinónimo de balón.Dispositivo computable o de cómputo Dispositivo o función que emplea uno o más cálculos uoperaciones lógicas, o ambas, y transmite uno o más resultados a las señales de salida.Configurable Término aplicado a un dispositivo o sistema cuyas características funcionales pueden serseleccionadas a través de un programa o de otros métodos.Controlador Dispositivo con una salida que varia para regular una variable de control de una maneraespecífica. Un controlador manual varía su salida en respuesta a una entrada directa o indirecta de unproceso variable. Un controlador manual es una estación manual de carga y su salida no depende deuna medida de un proceso variable pero puede variarse solamente por medio de un procedimientomanual.Estación de control Una estación de carga manual que también proporciona un control en el cambio demanual a automático de los modos de control dentro de lazo de control, a ésta también se le conocecomo estación auto-manual.

Definiciones

Definiciones cont.Válvula de control Es un dispositivo, el más comúnmente usado, que actúa manualmente o por símismo, que directamente manipula el flujo de uno o más procesos.Convertidor Es un dispositivo que recibe información en determinada manera de un instrumento ytransmite una señal de salida en otra forma. Un convertidor es también conocido como transductor, decualquier forma, transductor es un término general, y su uso para conversión de señales no esrecomendado.Digital Término aplicado a una señal o dispositivo que usa dígitos binarios para representar valorescontinuos o estados discretos.Sistemas de control distribuidos Sistema el cual, mientras es funcionalmente integrado, consiste desubsistemas los cuales pueden ser físicamente separados y colocarse de una forma remota unos deotros.Elemento final de control Dispositivo que controla directamente los valores de la variable manipuladaen un lazo de control. Generalmente el elemento final de control es una válvula de control.Función Propósito que debe cumplir un dispositivo de control.Identificación Secuencia de letras o dígitos, o ambos, usados para señalar un instrumento en particularo un lazo.

Instrumentación Colección de instrumentos o sus aplicaciones con el fin de observar mediciones, control,o cualquier combinación de estos.Local Es la localización de un instrumento que no esta ni dentro ni sobre un panel o consola, ni estamontado en un cuarto de control. Los instrumentos locales están comúnmente en el ámbito de unelemento primario o un elemento de control, la palabra “campo” es un sinónimo muy usado con local.Panel local Que no esta en un panel central, los paneles locales están comúnmente en el ámbito desubsistemas de plantas o subáreas. El término instrumento local de panel no puede ser confundido coninstrumento local.Lazo Combinación de uno o más instrumentos o funciones de control que señalan el paso de uno a otrocon el propósito de medir y/o controlar las variables de un proceso.Estación manual de carga Dispositivo o función que tiene un ajuste de salida manual que es usado conun actuador o como más dispositivos. La estación no proporciona un cambio entre un modo de controlautomático o manual de un lazo de control. La estación puede tener indicadores integrados, luces u otrascaracterísticas. Esto es normalmente conocido como estación manual o cargador manual.

Definiciones cont.

Medida Determinación de la existencia o magnitud de una variable.Monitor Término general para un instrumento o sistema de instrumentos usados para la medición oconocer la magnitud de una o más variables con el propósito de emplear la información en determinadomomento. El término monitor no es muy específico, algunas veces significa analizador, indicador, oalarma.Luz del monitor Sinónimo de luz piloto.Panel Estructura que tiene un grupo de instrumentos montados sobre ella. El panel puede consistir deuna o varias secciones, cubículos, consolas o escritorios.Montado en panel Término aplicado a un instrumento que esta montado sobre un panel o consola y esaccesible para un operador en uso normal.Luz piloto Es una luz que indica cual número o condiciones normales de un sistema o dispositivoexiste. Una luz piloto es también conocida como una luz monitor o de monitor.Elemento primario Sinónimo de sensor.Proceso Es cualquier operación o secuencia de operaciones que involucren un cambio de energía,estado, composición, dimensión, u otras propiedades que pueden referirse a un dato.

Definiciones cont.

Programa Secuencia respetable de acciones que definen el nivel de las salidas como una composturade las relaciones al establecimiento de las entradas.Controlador lógico programable Un controlador, usualmente con entradas y salidas múltiples quecontiene un programa alterable, es llamado de esta manera o comúnmente conocida como PLC.Relay Dispositivo cuya función es pasar información sin alterarla o solo modificarla en determinadaforma. Relay es comúnmente usado para referirse a dispositivos de cómputo.Sensor Parte de un lazo o un instrumento que primero detecta el valor de una variable de proceso y queasume una correspondencia, predeterminación, y estado inteligible o salida. El sensor puede serintegrado o separado de un elemento funcional o de un lazo. Al sensor también se le conoce comodetector o elemento primario.Setpoint El setpoint o punto de referencia puede ser establecido manualmente, automáticamente oprogramado. Su valor se expresa en las mismas unidades que la variable controlada.Switch Dispositivo que conecta, desconecta, selecciona, o transfiere uno o más circuitos y no estadiseñado como un controlador, un relay o una válvula de control.

Definiciones cont.

Transductor Término general para un dispositivo que recibe información en forma de uno o máscuantificadores físicos, modificadores de información y/o su forma si requiere, y produce una señal desalida resultante. Dependiendo de la aplicación un transductor puede ser un elemento primario, untransmisor un relay, un convertidor u otro dispositivo. Porque el término transductor no es específico, suuso para aplicaciones específicas no es recomendado.Transmisor Dispositivo que detecta la variable de un proceso a través de un sensor y tiene una salidala cual varía su valor solamente como una función predeterminada de la variable del proceso. El sensorpuede estar o no integrado al transmisor.Automatización. Es el acto o método de hacer que un proceso funcione sin la necesidad de laintervención de un operador.Banda Muerta. Rango a través del cual puede variar la señal de entrada, hacia un dispositivo, sin ésteinicie una respuesta. Generalmente se expresa como un porcentaje del rango de operación.Binario. Término aplicado a una señal que sólo tiene dos estados o posiciones discretas (on-off, alto-bajo, etc).

Definiciones cont.

Controlador compartido. Un controlador que contiene algoritmos preprogramados que son usualmenteaccesibles, configurables y asignables y permite un número de variables de proceso a ser controladaspor un solo dispositivo.Corrimiento. Cualquier cambio paralelo de la curva de entrada -salida.Variable de proceso Cualquier propiedad variable de un proceso. El término variable de proceso esusado en como un Standard para la aplicación a todas las variables.Punto de prueba Proceso de una conexión el cual no esta permanentemente conectado, su conexiónes solamente temporal o intermitente a un instrumento.

Definiciones cont.

VEMAOS UN EJEMPLO BÁSICOLos círculos representaninstrumentos, que pueden serde distintos tipos.

Las letras me indican que tipode instrumento es, su funcióny la variable relacionada.

Los números identifican ellazo de control

SIMBOLOS DE INSTRUMENTOS

SIMBOLO SIGNIFICADO

Montado en campo o localmente

Montado en el panel principal, accesibleal operador

Montado detrás del panel o consola deInstrumentos (no accesible al operador)

Montado en tablero o panel deInstrumentos auxiliarMontado en panel auxiliar, no accesibleAl operador.

UBICACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS

POSICIÓN DE LOS INSTRUMENTOS

IDENTIFICACIÓNPrimera letra. VariableSegunda letra: función de lectura pasivaTercera letra: función de salidaNúmero: Lazo de controlNúmero adicional (opcional). Número de panel

Temperatura

Indicador

Controlador

Lazo decontrol N° 60

Montado en elpanel N° 2

Elementoprimario

Caudal

control N° 100

Elemento enpanel

accesible aloperador

Elementomontado en

campo

Lazo de

• Variable F: Flujo

• Función Principal C: Controlador

• Función Auxiliar R: Registrador

• Número de Lazo de Control: 102

• El sufijo se considera cuando setienen varios instrumentos delmismo tipo, dentro del mismolazo.

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 comoprimera letra el modelode elasticidady comosucesivaun osciloscopio.2. La letra sin clasificar X, puede emplearse en las designaciones no indicadas que se utilizan solo una vez o un numero limitado deveces. Se recomienda que su significado figura en el exterior del circulo de identificación del instrumento. Ejemplo XR‐3 Registrador deVibración.3. Cualquier letra primera se utiliza con las letras de modificación D (diferencial), F (relación) o Q (interpretación) o cualquiercombinación de las mismas cambia su significado para representar una nueva variable medida. Por ejemplo, los instrumentos TDI y TImiden dos variables distintas,la temperaturadiferencial y la temperatura, respectivamente.4. La letra A para análisis, abarca todos los análisis no indicados en la tabla anterior que no están cubiertos por una letra libre. Esconvenientedefinir el tipo de análisisal lado del símboloen el diagrama de proceso.

5.6.

El empleo de la letra U comomultivariableen lugar de una combinaciónde primera letra, es opcional.El empleode los términosde modificacionesalto,medio,bajo, medio o intermedioy exploración,es preferible pero opcional.

7. El termino seguridad, debe aplicarse solo a elementos primarios y a elementos finales de control que protejan contra condicionesde emergencia (peligrosas para el equipo o el personal). Por este motivo, una válvula autorreguladora de presión que regula la presiónde salida de un sistema mediante el alivio o escape de fluido al exterior, debe se PCV, pero si esta misma válvula se emplea contracondiciones de emergencia, se designa PSV. La designación PSV se aplica a todas las válvulas proyectadas para proteger contracondiciones de emergencia de presión sin tener en cuenta las características de la válvula y la forma de trabajo la colocan en lacategoríade válvula de seguridad, válvula de alivio o válvula de seguridad de alivio.

8. La letra de función pasiva vidrio, se aplica a los instrumentosque proporcionauna 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 sino hay indicaciónde ésta.10. Una luz piloto que es parte de un bucle de control debe designarse por una primera letra seguida de la letra sucesiva I. Porejemplo, una luz piloto que indica un periodo de tiempo terminado se designara KI. Sin embargo, si se desea identificar una luz pilotofuera del bucle de control, la luz piloto puede designarse en la misma forma o bien alternativamente por una letra única I. Por ejemplo,una luz piloto de marcha de un motor eléctrico puede identificarse. EL, suponiendo que la variable medida adecuada es la tensión, obien XL. Suponiendoque la luz es excitadapor los contactoseléctricosauxiliares del arrancador del motor,o bien simplementeL.11. El empleo de la letra U comomultifunciónen lugar de una combinaciónde otrasletras 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 instrumentocuando 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 quese indique de otro modo. Por ejemplo, una alarma de nivel alto derivada de una señal de un transmisor de nivel de acción inversa debedesignarse LAH incluso aunque la alarma sea actuada cuando la señal cae a un valor bajo.14. Los términosalto y bajo, cuando se aplican a válvulas, o a otrosdispositivosde cierre apertura, se definen comosigue:

Alto: indica que la válvula esta, o se aproximaa la posiciónde apertura completa.

Bajo: Denotaque se acerca o esta en la posicióncompletamentecerrada.

VEAMOS DE NUEVO ESTE EJEMPLO

Transmisor de nivel

Control de nivel

Válvula de nivel

SÍMBOLOS DE LÍNEAS

SÍMBOLOS DE LÍNEAS

OTRO EJEMPLO SIMPLE

I/P

A TENER EN CUENTA

• La identificación funcional de un instrumento esta hecha de acuerdoa su función y no a su construcción.Un registrador de diferencia de presión usado para medir flujo seidentifica como FR; un indicador de presión.

• En un lazo de instrumentos, la primera letra de una identificaciónfuncional es seleccionada de acuerdo a la medida y a la variableinicial y no de acuerdo a la variable manipulada.

Una válvula de control varía el flujo de acuerdo a lo dictaminado por uncontrolador de nivel, esto es una LV.

VÁLVULAS

ACTUADORES

ACTUADORES

ACCIÓN EN CASO DE FALLO

Cajas de conexión o terminales

Identificación caja

Identificación terminal

TERMINALES DE INSTRUMETOS

PUEDEN IDENTIFICARSE CON LETRAS ONUMEROS.PUEDE USARSE LA NOMENCLATURA DELFABRICANTE

FUENTES DE ALIMENTACIÓN

Identificación del punto de ajuste (set-point) y del rango de operación

Rango de operaciónSet Point

ACCIÓN DE CONTROLLa flecha indicando hacia arriba indica que al incrementarse el valorde la señal de entrada el valor de la salida también aumenta.Cuando la flecha apunta hacia abajo funciona de forma contraria, elvalor de la salida disminuye mientras el valor de entrada aumenta.

CAJAS DE CONEXIÓN

UN DIAGRAMA DE LAZO DEBE CONTENER LAINFORMACION NECESARIA Y SUFICIENTE PARA PODERREALIZAR LA INSTALACION, PUESTA EN MARCHA Y

MANTENIMIENTO DEL MISMO.

REQUERIMIENTOS MINIMOS1.Identificación del lazo o lazos de componentes mostrados en el P&ID.2.Descripción en palabras de la función o funciones del lazo en el titulo.3.Indicación de la interrelación con otros lazos de instrumentos.4.Identificación de todas las conexiones a través de números letras y colores (cables,conductores, tubos neumático, tubos hidráulicos).5. Localización general de dispositivos tales como en campo, panel, rack, equipo auxiar,cable spreading room etc.

6. Fuentes de alimentación de energía tales como: fuentes eléctricas, alimentaciónneumática, hidráulica, voltaje etc…7. Acción o posición en caso de fallas.

INFORMACIÓN OPCIONAL

1.Equipos de proceso, líneas y sus números de identificación, fuentes ydirección del flujo.2. Referencias a suplementarios diagramas o archivos, tales como:detalles de instalación, localización, cableado.3. Localización especifica de dispositivos tales como: Elevación, Área,Panel, Subdivisión, Rack.4. Referencias a descripciones de equipos, números de modelos, tiposde hardware, fabricantes.5. Rangos de señales e información de calibración.

FORMATO

• El mínimo tamaño para el diagrama debe ser de 11 x 17 pulgadas,colocando atención en el tamaño de los símbolos y texto los cualesdeben mantenerse legibles.

• Un diagrama de instrumentos debe contener típicamente un lazo,evitando mostrar un lazo de múltiples paginas o hojas.

• Mantener una consistente disposición (horizontal o vertical) a travésdel todo el diagrama

SIMBOLOS DE PROCESOS E INSTRUMENTOS