principios de instrumentación - símbolos, automatización y regulaciones

James Robles Departamento de Instrumentación Huertas College

Principios de Instrumentación Símbolos, Automatización & Regulaciones


James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas College

En esta presentación:

P & ID’s (Piping & Instrumentation Diagrams) Y PFD’s Simbolos de Instrumentación Automatización de Procesos y Control Automático

Control Manual Control Automático

Términos de Automatización de Procesos Variable Manipulada y Variable Controlada Valor Deseado, Señal de Control, Error, Lazo de Control y Feedback Controlador Discreto Sistema de Control Distribuido (DCS) PLC (Programmable Logic Controller)

Estandares Industriales: NIST, ISA, ANSI, ASME, ISO, DIN, etc. Agencias Reguladoras: OSHA, FDA, EPA, etc. y su impacto a la

profesión de Instrumentación



Piping & Instrumentation Diagrams (P & ID’s): Los planos de construcción y operación de los sistemas

y procesos de istrumentación se manifiestan en dibujos

llamados P&ID (Piping and Instrumentation Diagrams)

Estos P&ID’s son utilizados tanto para la construcción

como el mantenimiento de sistemas de procesos

industriales

El estándar mas utilizado para representar los dibujos se

basan en ANSI/ISA 5.1

Este estándar define la figura a utilizarse para

representar los instrumentos y los conectores entre

estos

Además del P & ID, existe un tipo de diagrama mas

sencillo llamado PFD ó Process Flow Diagram. Este tipo

de dibujo omite medidas de tuberías y detalles.



Símbolos de Instrumentación:

El símbolo utilizado para representar los instrumentos

de medición es un círculo

Puede ser un transmisor, un indicador, un controlador,

un recorder, etc.

Dentro de este circulo está la información básica de este

instrumento

Se describe la información de:

• La variable física

• Función del instrumento: Transmisor, Indicador,

Controlador, Válvula de Control, etc.

• Modificador del instrumento: Diferencial, etc.

• Número de Secuencia Única




Ejemplo:

Variable

Física

Función

Número de

Secuencia

PT

1



Símbolos Comunes de Dispositivos Primarios

Analizador Nivel Temperatura Presión ¿Que Significa?

Indicador Solamente

Transmisor

Solamente

Transmite e Indica

Transmisor Diferencial

que Transmite e Indica

Otros Ejemplos:

Valvula con Actuador

Valvula Solenoide

Variador de Velocidad

Interruptor Manual

Limit Switch (Normalmente Cerrado)

Limit Switch (Normalmente Abierto)

Switch de Vibraciones

Switch de Presion


http://www.google.com.pr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=5w8jUwvZH0TRwM&tbnid=Ff-UJ9Nip0_09M:&ved=0CAUQjRw&url=http://chenected.aiche.org/plant-operations/interpreting-piping-and-instrumentation-diagrams-symbology-part-3-of-5/&ei=M5CrUbWaFojk9gSh5YCoCA&bvm=bv.47244034,d.eWU&psig=AFQjCNFpjEuRiojUnvQox9qvLUsq-ZyouA&ust=1370284459061233



Donde

Que

Instalado

en el

Campo

Instalado en

Panel/Pantalla

Instalado en

Área Remota

Instalado

en Área

Inaccesible

Instrument

os o

Dispositivo

s

Imágenes en

Pantalla

Funciones de

Computadora

Funciones de

DCS o PLC

Mas Comunes

Usado en Algunos Casos

Usado en Pocos Casos

Usado Sólo en Casos Especiales

No Usado Casi Nunca

NOTAS Clasificación

Simbolos de Instrumentación y Control


http://www.google.com.pr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=5w8jUwvZH0TRwM&tbnid=lO202xS_q_iecM:&ved=0CAUQjRw&url=http://chenected.aiche.org/plant-operations/interpreting-piping-and-instrumentation-diagrams-symbology-part-3-of-5/&ei=6ZSrUYO3HpPs8gTGqID4DA&bvm=bv.47244034,d.eWU&psig=AFQjCNFpjEuRiojUnvQox9qvLUsq-ZyouA&ust=1370284459061233



Símbolos de Instrumentación: Dispositivos de Instrumentación:

PT

1

Variable Función

Número Identificador




PT

1

Variable Función


Instalado en Panel




PT

1

Variable Función


Área Remota




PT

1

Variable Función


Área Inaccesible




PT

1

TT

1

FT

1

LT

1

Pressure

Transmitter

Temperture

Transmitter

Flow

Transmitter

Level

Transmitter




PI

6

TI

19

FI

145

LI

2

Pressure

Indicator

Temperture

Indicator

Flow

Indicator

Level

Indicator




PIT

6

TIT

19

FIT

145

LIT

2

Pressure

Indicating

Transmitter

Temperture

Indicating

Transmitter

Flow

Indicating

Transmitter

Level

Indicating

Transmitter




PIC

6

TIC

19

FIC

145

LIC

2

Pressure

Indicating

Controller

Temperture

Indicating

Controller

Flow

Indicating

Controller

Level

Indicating

Controller



Proceso

Hidráulica

Señal Neumática

Tubo Capilar

Señal Electrónica

Electromagnéctica, Ultrasónica

ó Radioactiva

Símbolos de Instrumentación: Tipos de Líneas:



Válvula de Diafragma

Válvula de Bola

Válvula de Cuña

Válvula de Mariposa

Válvula de Cotejo

“Check Valve”

Válvula de Globo

Válvula de Aguja

Válvula de Ángulo

Válvula de 3 Vías

Símbolos de Instrumentación: Válvulas de Control:



Válvula de Cotejo

“Check Valve”

Símbolos de Instrumentación: Válvulas de Control:

Válvula de Ángulo de Diafragma

Válvula de Globo de Diafragma

Válvula de Aguja de Diafragma

Válvula de 3 Vías

Válvula de Bola de Pistón

Válvula de Mariposa de Pistón



Símbolos de Instrumentación: Válvulas de Control: Las válvulas de control se representan con la letra Y

Esta letra se ubica como función, luego de la letra que representa la variable física

LY

2

Level

Control

Valve

FY

7

Flow

Control

Needle Valve

PY

4

LY

9

Pressure

Control

Globe Valve

Level

Control

Ball Valve

w/Piston Actuator

TY

15

Temperature

Control

Angle Valve



Símbolos de Instrumentación: Convertidor de Corriente a Presión

Las válvulas de control operan con presión e aire

comprimido. Para convertir una señal de control (en

mA) a presión (en psi) se utiliza un instrumento

llamado I/P

El símbolo utilizado para este instrumento es un

cuadrado

I / P

5




I / P

3

DCS

PT

6

Transmisor

de Presión

Convertidor

de Presión a

Corriente (I/P)

Válvula de Control

de Presión

Línea de Señal

Neumática

Línea de Proceso

Líneas de Señal

Electrónico

Inputs

Ou

tpu

ts

PY

8



Automatización de Procesos:

Uso de máquinas, sistemas de control y tecnología de

información para optimizar la productividad en la producción

de bienes y servicios de procesos industriales

Un ejemplo sería un transmisor de presión que envía su señal

al controlador (input - variable de proceso)

Esta variable se compara con el valor deseado (setpoint),

entrado por el operador

La diferencia entre la variable y el setpoint se llama el error

El controlador genera una señal de control (output) hacia el

elemento final de control para corregir

A este arreglo de equipos para lograr controlar la variable se

le llama Lazo de Control




Segmento de un sistema de control. Este segmento

consiste de un instrumento para medir y transmitir la

variable, un sistema de control (DCS ó discreto) y un

elemento final de control. El objetivo del lazo de control

es mantener la variable de proceso igual al valor

deseado .

Lazo de Control:

Controlador

Transmisor

Vávula de Control

Proceso - +

Set

Point

Variable de

Proceso

Output




Los lazos de control son controlados por dispositivos

llamados controladores (controllers)

Estos controladores pueden ser discretos (manejan un

lazo de control) o pueden ser distribuidos (manejan

cantidades grandes) de lazos de control

En ambos casos, el controlador comprara la variable de

proceso (input) con el valor deseado y genera una señal

de control (output)



I / P

3

DCS

PT

6

Transmisor

de Presión

Convertidor

de Presión a

Corriente (I/P)

Válvula de Control

de Presión

Línea de Señal

Neumática

Línea de Proceso

Líneas de Señal

Electrónico

Inputs

Ou

tpu

ts

PY

8

Estación de

Operador




I / P

3

PT

6

Transmisor

de Presión

Convertidor

de Presión a

Corriente (I/P)

Válvula de Control

de Presión

Línea de Señal

Neumática

Línea de Proceso

Líneas de Señal

Electrónico

PY

8


Controlador

Discreto

A M

M SP O 100%

50%

0%




Los sistemas de control se encargan de controlar lazos de

control individuales (discretos) o centralizados (DCS)

Los lazos de control tienen dos modos:

Modo Manual ó Lazo Abierto - Es el modo donde el

operador (persona) controla manualmente el elemento

final de control. El operador es quien compara la variable

de proceso con el valor desado y genera manualmente un

output hacia el elemento final de control.

Modo Automático ó Lazo Cerrado - Es el modo donde el

sistema de control automáticamente genera una señal de

control mediante algoritmos programados hacia el

elemento final de control. El operador se encarga de seleccionar el valor desado de ese lazo de control.



Variable que se modifica para lograr que se mantenga

en su valor la variable controlada. La variable

mainpulada puede estar en cualquier valor siempre y

cuando la variable controlada esté en el valor deseado.

Variable que se desea mantener constante o en el

valor deseado. Esta variable se controla por medio de

la variable manipulada. La variable controlada

finalmente es la que será utilizada para ser el (input)

del lazo de control.


Variable Controlada:

Variable Manipulada:



Valor de la variable que se desea mantener constante

para cumplir con el proceso. Este valor es que la variable

controlada debe seguir. Este valor puede ser ingresada

por el operador ó puede provenir de otro lazo (cascada).


Valor Deseado:

Señal de Control:

Señal de correción resultante del sistema de control. Es

el output del control como tal. Esta señal alimenta al

elemento final de control.



Es un controlador maneja un input (variable de

proceso), un valor deseado (setpoint) y genera un

output (señal de control)


Error:

Controlador Discreto:

Diferencia aritmética entre el valor deseado y la

variable de proceso.



Sistema de control que recibe datos (inputs y outputs)

discretos del campo y genera (outputs) discretos hacia

el campo. Utiliza programación lógica para lograr

ejecutar secuencias, temporizadores (timers),

contadores (counters), etc.


DCS (Distributed Control System):

PLC (Programmable Logic Controller):

Sistema de control capaz de manejar múltiples lazos de

control. Contiene un procesador centralizado, pero es

capaz de distribuir sus datos a diferentes áreas como

estaciones de operación, estaciones de ingeniería y

estaciones de mantenimiento.



I / P

3

DCS

PT

6

Transmisor

de Presión

Convertidor

de Presión a

Corriente (I/P)

Válvula de Control

de Presión

Línea de Señal

Neumática

Línea de Proceso

Líneas de Señal

Electrónico

Inputs

Ou

tpu

ts

PY

8


DCS (Distributed Control System):




PLC (Programmable Logic Controller):

I

n

p

u

t

s

Counters O

u

t

p

u

t

s

PLC

Timers

Logic

Level Switch

Válvula

Solenoide 1 0 0 1

Program



PLC, del inglés, "Programmable Logic Controller" o Controlador Lógico Programable. Originalmente orientados a lógica discreta o booleana (interruptores, switches o contactos).

DCS, del inglés, “Distributed Control System”, o Sistema de

Control Distribuído. Como una evolución de los "controladores" discretos, es un sistema que es programado en forma centralizada, pero que su lógica se ejecuta en forma distribuida en equipos análogos (4-20 mA, digital).

DCS vs PLC



Hoy por hoy, los equipos se parecen mucho, y difieren en las formas de Programación/ejecución: • DCS: Se configura centralizadamente, y el código se ejecuta

en forma distribuida. Al menos en dos componentes: el controlador que ejecuta la lógica y el HMI que realiza las funciones de visualización y registro.

• PLC. Su configuración se ejecuta en el controlador o PLC. Requiere de una programación separada para realizar las funciones de interface de operador: visualización, registro, etc.

DCS vs PLC



Estándares de la Industria:

ISA – International Society of Automation

IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers

NEC – National Electric Code

ASME – American Society of Mechanical Engineers

ANSI – American National Standards Institute

NIST – National Institute of Standards and Technology

RoHS – Restriction of Hazardous Substances Directive

IEC - International Electrotechnical Commission

NACE – National Association of Corrosion Engineers



Estándares de la Industria:

ISO – International Organization for Standardization

DIN – Deutshe Institut für Normung

UL – Underwriters Laboratories

API – American Petroleum Institute

CGA – Compressed Gas Association

FPS – Fluid Power Society

CIAPR – Colegio de Ingenieros y Agrimensores de PR

CPEPR – Colegio de Peritos Electricistas de PR

CE – Marca de la Comunidad Europea



Agencias Reguladoras:

FDA – Food and Drud Agency

OSHA – Occuational and Safety Hazard Agency

EPA – Environmental Protection Agency

PROSHA – Puerto Rico OSHA

JCA – Junta de Calidad Ambiental

DOT – Department of Transportation

FCC – Federal Communications Comision



http://instrumentacionhuertas.wordpress.com

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