INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS
Enero 2013 – Agosto 2013
Nombre alumno: López Jiménez Santiago Gustavo
Asignatura: Instrumentación
Semestre: 6°
Grupo: C
Profesor: Ing. José Alberto Morales Dupeyron
Coatzacoalcos, Ver. A 17 de febrero del 2013
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Instrumentación
INTRODUCCION La Instrumentación es el arte o ciencia de aplicar aparatos “de medición” o “de medición y control” a un objeto o combinación de objetos (sistema) con el propósito de determinar la identidad y/o magnitud de ciertas variables físicas o cantidades químicas frecuentemente especificadas. Los procesos industriales exigen el control de la fabricación de los diversos productos obtenidos. Los procesos son muy variados y abarcan muchos tipos de productos: la fabricación de los productos derivados del petróleo, de los productos alimenticios, la industria cerámica, las centrales generadoras de energía, la siderurgia, los tratamientos térmicos, la industria papelera, la industria textil, entre otros. Los procesos industriales a controlar pueden dividirse ampliamente en dos categorías: procesos continuos y procesos discontinuos.
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1.3.- SIMBOLOGIA, NORMAS Y SISTEMA DE UNIDADES. En instrumentación y control, se emplea un sistema especial de símbolos con el objeto de transmitir de una forma más fácil y específica la información. Esto es indispensable en el diseño, selección, operación y mantenimiento de 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). Las necesidades de varios usuarios para sus procesos son diferentes. La norma reconoce estas necesidades, proporcionando métodos de simbolismo alternativos. Se mantienen varios ejemplos agregando la información o simplificando el simbolismo, según se desee. Los símbolos de equipo en el proceso no son parte de esta norma, pero se incluyen para ilustrar aplicaciones de símbolos de la instrumentación. APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA. La norma es conveniente para el uso en la química, petróleo, generación de poder, aire acondicionado, refinando 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. Se espera que la norma sea flexible, lo bastante para encontrarse muchas de las necesidades de campos especiales. APLICACIÓN EN ACTIVIDADES DE TRABAJO. La norma es conveniente para usar siempre cualquier referencia de un instrumento o de una función de sistema de control se requiere para los propósitos de simbolización e identificación. Pueden requerirse tales referencias para los usos siguientes, así como otros:
Bocetos del plan Ejemplos instrucción Papeles técnicos, literatura y discusiones Diagramas de sistemas de instrumentación, diagramas de vuelta, diagramas lógicos Descripciones funcionales
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Diagramas de flujo: Procesos, Mecánicos, Ingeniería, Sistemas, que conduce por tuberías (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 Se piensa que la norma proporciona la información suficiente para habilitar a cualquiera de los documentos del proceso de medida y control (quién tiene una cantidad razonable de conocimiento del proceso) para entender los medios de medida y mando del proceso. El conocimiento detallado de un especialista en la instrumentación no es un requisito previo a esta comprensión. APLICACIÓN A INTRUMENTOS.
CLASES
DE
INTRUMENTACIÓN
Y
FUNCIÓNES
DE
El simbolismo y métodos de identificación proporcionados en esta norma son aplicables a todas las clases de medida del proceso e instrumentación de control. Ellos no sólo son aplicables a la descripción discreta de instrumentos y sus funciones, pero también para describir las funciones análogas de sistemas que son "despliegue compartido," "control compartido", "control distribuido" y "control por computadora". Símbolos y Números de Instrumentación La indicación de los símbolos de varios instrumentos o funciones han sido aplicados en las típicas formas. El uso no implica que la designación o aplicaciones de los instrumentos o funciones estén restringidas en ninguna manera. Donde los símbolos alternativos son mostrados sin una preferencia, la secuencia relativa de los números no implica una preferencia. La burbuja puede ser usada para etiquetar símbolos distintivos, tal como aquellos para válvulas de control. En estos casos la línea que está conectando a la burbuja con el símbolo del instrumento esta dibujado muy cerca de él, pero no llega a tocarlo. En otras situaciones la burbuja sirve para representar las propiedades del instrumento. Un símbolo distintivo cuya relación con el lazo es simplemente aparentar que un diagrama no necesita ser etiquetado individualmente. Por ejemplo una placa con orificio o una válvula de control que es parte de un sistema más largo no necesita ser mostrado con un número de etiqueta en un diagrama.
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También, donde hay un elemento primario conectado a otro instrumento en un diagrama, hace uso de un símbolo para representar que el elemento primario en un diagrama puede ser opcional. Los tamaños de las etiquetas de las burbujas y de los símbolos de los misceláneos son los tamaños generalmente recomendados. Los tamaños óptimos pueden variar dependiendo en donde o no es reducido el diagrama y dependiendo el número de caracteres seleccionados apropiadamente acompañados de otros símbolos de otros equipos en un diagrama. Las líneas de señales pueden ser dibujadas en un diagrama enteramente o dejando la parte apropiada de un símbolo en cualquier ángulo. La función de los designadores de bloque y los números de las etiquetas podrían ser siempre mostrados con una orientación horizontal. Flechas direccionales podrían ser agregadas a las líneas de las señales cuando se necesite aclarar la dirección del flujo para información. La aplicación de flechas direccionales facilita el entendimiento de un sistema dado. Eléctrico, neumático o cualquier otro suministro de energía para un instrumento no se espera que sea mostrado, pero es esencial para el entendimiento de las operaciones de los instrumentos en un lazo de control. En general, una línea de una señal representara la interconexión entre dos instrumentos en un diagrama de flujo siempre a través de ellos. Pueden ser conectados físicamente por más de una línea. La secuencia en cada uno de los instrumentos o funciones de un lazo están conectados en un diagrama y pueden reflejar el funcionamiento lógico o información acerca del flujo, algunos de estos arreglos no necesariamente corresponderán a la secuencia de la señal de conexión. Un lazo electrónico usando una señal analógica de voltaje requiere de un cableado paralelo, mientras un lazo que usa señales de corriente analógica requiere de series de interconexión. El diagrama en ambos casos podría ser dibujado a través de todo el cableado, para mostrar la interrelación funcional claramente mientras se mantiene la presentación independiente del tipo de instrumentación finalmente instalado. El grado de los detalles para ser aplicado a cada documento o sección del mismo esta enteramente en la discreción del usuario de la conexión. Los símbolos y designaciones en esta conexión pueden diseñarse para la aplicación en un hardware o en una función en específico. Los sketches y documentos técnicos usualmente contienen simbolismo simplificado e identificación. Los diagramas de flujo de un proceso usualmente son menos detallados que un diagrama de flujo de ingeniería. Los diagramas de ingeniería pueden mostrar todos los
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componentes en línea, pero pueden diferir de usuario a usuario en relación a los detalles mostrados. En ningún caso, la consistencia puede ser establecida para una aplicación. Los términos simplificado, conceptual, y detallado aplicado a los diagramas donde se escoge la representación a través de la sección de un uso típico. Cada usuario debe establecer el grado de detalle de los propósitos del documento específico o del documento generado. Es común en la práctica para los diagramas de flujo de ingeniería omitir los símbolos de interconexión y los componentes de hardware que son realmente necesarios para un sistema de trabajo, particularmente cuando la simbolización eléctrica interconecta sistemas. Un globo o círculo simboliza a un instrumento aislado o instrumento discreto, pare el caso donde el circulo esta dentro de un cuadrado, simboliza un instrumento que comparte un display o un control. Los hexágonos se usan para designar funciones de computadora. Para terminar en los controles lógicos programables PLC's se simbolizan con un rombo dentro de un cuadrado.
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Descripción de cómo los círculos indican la posición de los instrumentos. Los símbolos también indican la posición en que están montados los instrumentos. Los símbolos con o sin líneas nos indican esta información. Las líneas son variadas como son: una sola línea, doble línea o líneas punteadas.
Las líneas punteadas indican que el instrumento esta mondado en la parte posterior del panel el cual no es accesible al operador.
Número de identificación de los instrumentos o números TAG Cada instrumento o función para ser designada está 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. NUMERO DE IDENTIFICACION TIPICO ( NUMERO TAG) TIC 103
Identificación del instrumento o número de etiqueta Identificación de lazo Número de lazo Identificación de funciones
T 103 103 TIC
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T IC 10-PAH-5A 10 A NORMA SAMA.
Primera letra Letras Sucesivas NUMERO DE IDENTIFICACION EXPANDIDO Número de etiqueta Prefijo opcional Sufijo opcional
Los símbolos y diagramas son usados en el control de procesos para indicar 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. El método SAMA (Scientific, Aparatus Makers Association) de diagramas funcionales que emplean para las funciones block y las designaciones de funciones. Para ayudar en procesos industriales donde la simbología binaria es extremadamente útil aparecen nuevos símbolos binarios en líneas. Propósitos El propósito de esta norma es establecer un medio uniforme de designación los instrumentos y los sistemas de la instrumentación usados para la medición y control. Con este fin, el sistema de designación incluye los símbolos y presenta un código de identificación. Visión General Generalidades En todo proceso trabajan diferentes usuarios o especialidades. La estandarización debe reconocer esta realidad y además ser consistente con los objetivos del estándar, por lo tanto debe entregar métodos para una simbología alternativa. Se entregan una serie de ejemplos como información adicional o simplificaciones para una determinada simbología según se desee. La simbología de los equipos de los procesos, no es el motivo de este apunte, por lo tanto al incluirse se hará, en razón de ilustrar aplicaciones de símbolos, de instrumentación.
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Aplicaciones Industriales La estandarización de la instrumentación es importante para diversas industrias como:
Industria química Industria Petrolera Generación Eléctrica Aire Acondicionado Refinadoras de Metales Otros procesos industriales.
Existen otros campos con instrumentos muy especializados y diferentes a la industria convencional como:
Astronomía Navegación Medicina Etc
Ningún esfuerzo especifico se ha hecho para establecer una norma que reúna lo requerimientos de estas actividades, sin embargo se espera que la norma sea lo suficientemente flexible como para abarcar áreas muy especializadas. Aplicaciones en Procesos El estándar es recomendable emplearlo cada vez que se requiera cualquier referencia para un instrumento o para una función de control de un sistema con los propósitos de identificación y simbolización
Esquemas diseño Ejemplos para enseñanza Fichas técnicas, literatura y discusiones Diagramas en sistemas de instrumentación, diagramas lógicos, diagramas de lazos en procesos. Descripciones funcionales Diagramas de flujo en: Procesos, Sistemas, Elementos mecánicos, tuberías de Procesos e instrumentación Dibujos de Construcción Especificaciones, órdenes de compra, manifiestos y otros listados Identificación(etiqueta dos o marcas) de instrumentos y funciones de control Instrucciones de mantención, Operación, Instalación, Dibujos e
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Informes
El estándar pretende dar la suficiente información, que habilite a cualquiera para revisar documento de representación, de medición y control de procesos. Para que entienda el significado y el control del proceso No se requiere un conocimiento detallado de un especialista en instrumentación, como requisito para su comprensión.
NORMA ISA Fundada en 1945 y con sede en Carolina del Norte, EUA, ISA es una organización educativa sin fines de lucro, su primer nombre fue Instrument Society of America (Sociedad Americana de Instrumentación). Pronto fue vista como un valioso recurso profesional para ingenieros y técnicos que trabajaban primordialmente en procesos industriales. Comenzando por organizar 18 sociedades locales de instrumentación en una unidad nacional, las membresías de ISA y su alcance técnico crecieron rápidamente de forma paralela al rápido avance de la tecnología de instrumentación. Cuando los líderes de la sociedad cambiaron legalmente el nombre de ISA – La Sociedad de Instrumentación, Sistemas y Automatización – en el año 2000, había más de 39,000 miembros representando 110 países, convirtiendo a ISA en la principal sociedad global para profesionales de la instrumentación, sistemas y automatización. Hoy, ISA continúa creciendo como recurso y fuerza activa a escala global para los profesionales de la instrumentación, sistemas y automatización. Los símbolos y diagramas son usados en el control de procesos para indicar 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. Este capitulo esta basado en esas normas y ayudara a utilizar e interpretar los símbolos utilizados en el control de procesos. Identificación del Instrumento
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Los instrumentos son generalmente identificados por números en una etiqueta. El número de la etiqueta identifica (1) la función en el proceso y (2) el lazo de control en el cual está localizado. La figura 2–1 indica cómo las letras y los números son seleccionados y agrupados para lograr una rápida identificación.
La función o variable de proceso puede ser fácilmente asociada con el tipo de medición hecha en el proceso. Así, el FRC (Flow Recorder Controler por sus siglas en ingles) mostrado en la figura. 2–1 identifica un controlador registrador de flujo. Las letras del alfabeto son utilizadas para formar la combinación de estos nombres. Un sistema de identificación de instrumentos podría incluir los siguientes componentes: 1. Etiqueta con números para definir la función en el proceso y la localización del instrumento. 2. Símbolos para identificar las señales del control de procesos neumáticas, hidráulicas, capilares, electrónicas, sónicas o radiactivas. 3. Símbolos para representar dispositivos de control primarios y finales que gobiernan el flujo, nivel, presión y temperatura.
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RESUMEN NORMAS ISA-S5.1-84 INSTRUMENTACIÓN DE MEDICIÓN Y CONTROL Cada instrumento debe identificarse con un código alfanumérico o número de tag (tag number) que contenga el número de identificación del lazo. Una identificación representativa es la siguiente:
TIC 103 - Identificación del instrumento T 103 - Identificación del lazo 103 - Número del lazo IC - Identificación funcional T - Primera letra IC - Letras sucesivas
El número de letras funcionales para un instrumento debe ser mínimo, no excediendo de cuatro. Para ello conviene: 1) Disponer las letras en subgrupos. Por ejemplo, un controlador de temperatura con un interruptor de alarma puede identificarse con dos círculos uno el TIC 3 y el otro TSH-3. 2) En un instrumento que Índica y registra la misma variable medida puede omitirse la letra l(indicación). La numeración de bucles puede ser paralela o serie. La numeración paralela inicia una secuencia numérica para cada nueva primera letra (TIC-100, FRC-1OO, LIC100, AI-1OO, etc.). La numeración serie identifica los bucles de instrumentos de un proyecto o secciones de un proyecto con una secuencia única de números, sin tener en cuenta la primera letra del bucle (TIC-1OO, FRC-101, LlC-102, Al-103, etc.). La secuencia puede empezar con el número 1 o cualquier otro. Generalidades A) Cada instrumento debe identificarse con sistema de letras que lo clasifique funcionalmente. Una identificación representativa es la siguiente:
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B) El número de letras funcionales para un instrumento debe ser mínimo, no excediendo de cuatro. Para ello conviene:
.-Disponer las letras en subgrupos. Por ejemplo, un transmisor registrador de relación de caudales con un interruptor de alarma de relación de caudales puede identificarse con dos círculos uno con FFRT-3 y el otro FFS-3..-En un instrumento que indica y registra la misma variable medida puede omitirse la letra I (indicación). Los bucles de instrumentos de un proyecto o secciones de un proyecto deben identificarse con una secuencia única de números. Ésta puede empezar con el número 1 o cualquier otro número conveniente, tal como301 o 1201 que puede incorporar información codificada tal como área de planta..-Si un bucle dado tiene más de un instrumento con la misma identificación funcional, es preferible añadir un sufijo, ejemplo FV-2A, FV-2B, FV-2C, etc., o TE-25-1, TE-25-2,TE-25-3, etc. Estos sufijos pueden añadirse obedeciendo a las siguientes reglas: 1. Deben emplearse letras mayúsculas, A, B, C, etc. 2.-En un instrumento tal como un registrador de temperatura multi-punto que imprime números para identificación de los puntos, los elementos primarios pueden numerarseTE-25-1, TE-25-2, TE-25-3, etcétera. 3.-Las subdivisiones interiores de un bucle pueden designarse por sufijos formados por letras y números.
RESUMEN NORMA ISA-S5.2-76 SÍMBOLOS DE OPERACIONES BINARIAS DE PROCESOS Esta norma lista los símbolos lógicos que representan operaciones con enclavamientos binarios y sistemas secuenciales para el arranque, operación, alarma y paro de procesos y equipos en la industria química, petroquímica, centrales de potencia, aire acondicionado y en otras numerosas industrias. Las operaciones binarias pueden ser realizadas por cualquier clase de hardware, sea eléctrico, electrónico, fluidico, neumático, hidráulico, mecánico, manual, óptico u otros. La existencia de una señal lógica puede corresponder físicamente a la existencia o no de una señal de instrumentos, dependiendo del tipo particular del sistema de hardware y de la filosofía del diseño del circuito. Por ejemplo, el proyectista puede
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diseñar una alarma de alto caudal para que sea accionada por un interruptor eléctrico en el que los contactos abran, o bien cierren, cuando el caudal es alto. Por lo tanto, la condición de caudal alto puede ser representada físicamente por la ausencia o por la presencia de una señal eléctrica. El flujo de información está representado por líneas que interconectan estados lógicos. La dirección normal del flujo es de izquierda a derecha o de arriba abajo. Para mayor claridad del diagrama, y siempre que sea necesario, pueden añadirse flechas a las líneas de flujo. Es posible que una condición lógica específica no sea comprendida cuando trate a un aparato con dos estados alternativos específicos. Por ejemplo, si una válvula no está cerrada, puede ser debido a que la válvula está totalmente abierta, o bien a que la válvula no está cerrada y está en una posición intermedia entre casi cerrada y totalmente abierta. La interpretación literal del diagrama indica que la segunda posibilidad es la correcta. En las válvulas todo-nada el diagrama debe especificar exactamente lo proyectado. De este modo, si la válvula debe estar abierta, así debe establecerse; no debe indicarse que la válvula está no cerrada. En contraste, un dispositivo tal como una bomba accionada por un motor, siempre está funcionando o parada salvo algunas situaciones especiales. El señalar que una bomba no está en fuñe ion amiento significa que está parada. Las siguientes definiciones se aplican a los aparatos que tienen posiciones abiertas, cerradas o intermedias:
Posición abierta: Posición que está 100 % abierta. Posición no abierta: Posición que es menor de 100 % abierta. Posición cerrada: Posición que es 0 % abierta. Posición no cerrada: Una posición que es mayor que 0 % abierta. Posición intermedia: Una posición especificada que es mayor de O % y menor de 100 % abierta. Posición no intermedia: Una posición especificada que es superior o inferior a la posición intermedia especificada. En un sistema lógico que tenga un estado de entrada derivado de modo inferencial o indirecto, puede presentarse una condición que conduzca a una conclusión errónea. Por ejemplo, la suposición de que existe caudal si una bomba está funcionando, puede ser falsa porque una válvula puede estar cerrada, o porque el eje de la bomba esté roto o por otra causa. .
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RESUMEN NORMAS ISA-S5.3 SÍMBOLOS DE MICROPROCESADORES CON CONTROL COMPARTIDO
SISTEMAS
DE
La característica principal de la norma ISA- s5.3, es documentar los instrumentos formados por ordenadores, controladores programables, mini ordenadores y sistemas a microprocesador que disponen de control compartido. Los símbolos representan la interface con los equipos de instrumentación de campo, de la instrumentación de sala de control y de otros tipos de hardware. Según la norma ISA- s5.3, se utilizan los símbolos de ordenador se utilizan cuando los sistemas incluyen componentes identificados como ordenadores según la norma ISA-S5.1. Un ejemplo de una aplicación para el símbolo de red de sistema es que se utiliza para indicar conexiones entre funciones o para indicar redes de comunicaciones y de software. El requisito indispensable para implementar los símbolos de la norma ISA- s5.3, es que estos símbolos deben cumplir con las normas de tamaño establecidas por los normas ISA- s5.1. ANSI/ISA La simbología en la norma ANSI/ISA fue consensuada, por grupos interdisciplinarios, para satisfacer una amplia gama de aplicaciones industriales. Los símbolos y su designación permiten tener herramientas de diseño, enseñar dispositivos, siendo un medio especifico de comunicación para técnicos, ingenieros, etc. Esto implica conceptos, hechos, instrucciones y conocimientos. 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-S7.0.01-1996 – Calidad de norma para el instrumento ventila. ANSI/ISA-S18.1-1979 (R1992) – Anunciador de sucesiones y especificaciones. ANSI/ISA-S50.02, Separa 2-1992 – Bus de norma para el uso en sistemas industriales de control separados: La especificación física de capa y atiende de definición.
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CONCLUCION La instrumentación es lo que ha permitido el gran avance tecnológico dela ciencia actual en casos tales como: los viajes espaciales, la automatización de los procesos industriales y mucho otros de los aspectos de nuestro mundo moderno; ya que la automatización es solo posible a través de elementos que puedan pensar lo que sucede en el ambiente, para luego tomar una acción de control preprogramada que actué sobre el sistema para obtener el resultado previsto.
BIBLIOGRAFIA Cuadernillo de instrumentación catedrático Prof. Sergio Saúl Osuna Peraza http://es.scribd.com/doc/81656287/NORMA-SAMA
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