Diagramas Pid 2m3u6c

DIAGRAMAS DE PROCESO E INSTRUMENTACION (P&ID)

Sede Arica 2010

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TEMARIO 1. INTRODUCCION. 2. IDENTIFICACION DE INSTRUMENTOS. 3. REPRESENTACION DE PROCESOS.

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INTRODUCCION Los diagramas son una forma de comunicación gráfica compacta. Más conocidos por planos, son respetados y cuidados por el personal que tiene relación con las maquinas y procesos. Muchas veces, constituyen la única información disponible, de allí la necesidad de entenderlos. Bastaría con incluir una descripción de todos los símbolos empleados, para entender el plano, pero aparte de ser muy poco eficiente este método, los autores olvidan describir sus símbolos. La solución consiste en definir símbolos estándares y difundir su aplicación.

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INTRODUCCION En el ámbito del control e instrumentación industrial, se utilizan comúnmente los siguientes diagramas: •

De proceso e Instrumentación: Entregan información de la ubicación de los procesos y de los esquemas de control empleados.

•

De Lazo: Entregan información de la Conexión y alambrado de los instrumentos de medición y control.

•

De Control Lógico: Entregan información de la representación de las decisiones de control lógico.

•

De Alambrado: Entregan Instrucciones para la conexión de elementos eléctricos en tablero de control.

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INTRODUCCION La ISA (Instrument Society of America), ha creado la norma ISA S5.1, con el propósito de establecer un sistema uniforme o estándar para la representación de los instrumentos y sistemas usados para medición y control de procesos. Esta norma toma en cuenta las necesidades de diversas organizaciones que

utilizan, especifican y fabrican instrumentos industriales. En cuanto a la aplicación en actividades de trabajo, la norma es apropiada para utilizarse siempre que se necesite una referencia para un instrumento.

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INTRODUCCION La Norma ISA S5.1 proporciona las herramientas necesarias para representar la

instrumentación y los sistemas de medición y control utilizados en procesos industriales. Esta norma incluye un método de representación de los instrumentos mediante símbolos, a los cuales se asocia un código de identificación (TAG). En Chile,

se la llama a esta información diagramas de procesos e

instrumentación P&ID (Piping & Instrumentation Diagram).

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INTRODUCCION Aún cuando existe una extensa variedad de instrumentos, ellos se pueden clasificar bajo categorías comunes de acuerdo a la función que realizan. Para la representación de procesos, ISA recomienda utilizar ciertas clases de líneas para los flujos de proceso y señales de instrumentos. Define símbolos para válvulas, actuadotes y otros, deja libertad para representar equipos de proceso. Los instrumentos los representa por círculos con una cadena de letras para su identificación.

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IDENTIFICACION DE INSTRUMENTOS En un plano de instrumentación, a cada instrumento se le asocia un símbolo y un código alfanumérico llamado “Tag number”, que indica la función que cumple el instrumento dentro de un lazo de control, así como también el número de lazo asociado al instrumento. El sistema de identificación consta de dos partes:

• Identificación Funcional. • Identificación de Lazo.

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IDENTIFICACION FUNCIONAL La identificación funcional consiste en un sistema de letras que clasifican el instrumento de acuerdo a la(s) función(es) que realiza sobre una variable. Las letras de las dos primeras columnas pueden representar a la variable bajo medición y las letras de las tres ultimas columnas

pueden representar a la

función del instrumento. Hay varias letras a elección del para definir

variables y funciones, con el objetivo de dar mayor flexibilidad al método de identificación.

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IDENTIFICACION FUNCIONAL PRIMERA LETRA

VARIABLE MEDIDA O INICIO DE INFORMACIÓN(3)

LETRA MODIFICANTE

LETRAS

SIGUIENTES

FUNCIÓN DE LECTURA PASIVA

FUNCIÓN DE SALIDA

A

ANÁLISIS (4)

ALARMA

B

FLAMA O QUEMADOR

LIBRE (1)

C

CONDUCTIVIDAD (ELÉCTRICA)

D

DENSIDAD O PESO ESPECÍFICO

E

VOLTAJE

F

FLUJO

G

CALIBRE (ESPESOR)

H

MANUAL

I

CORRIENTE

J

POTENCIA

K

TIEMPO

L

NIVEL

LIBRE (1)

LETRA MODIFICANTE

LIBRE (1)

CONTROL

DIFERENCIAL (3)

ELEMENTO PRIMARIO (SENSOR) RAZÓN, FRACCIÓN (3) VISOR (8)

ALTO(6)(13)(14)

INDICACION(9)

EXPLORACIÓN(SCAN) (6) ESTACIÓN DE CONTROL LUZ PILOTO (10)

BAJO(6)(13)(14)

IDENTIFICACION FUNCIONAL PRIMERA LETRA VARIABLE MEDIDA O INICIO DE INFORMACIÓN(3)

LETRA MODIFICANTE

LETRAS

SIGUIENTES

FUNCIÓN DE LECTURA PASIVA

FUNCIÓN DE SALIDA

M

HUMEDAD

N

LIBRE (1)

LIBRE

O

LIBRE (1)

ORIFICIO / RESTRICCIÓN

P

PRESION O VACÍO

PUNTO DE PRUEBA

Q

CANTIDAD

R

RADIACTIVIDAD

S

VELOCIDAD O FRECUENCIA

U

MULTIVARIABLE (5)

V

VISCOSIDAD

W

PESO O FUERZA

TERMOPOZO (RTD, TERMOCUPLA, ETC)

X

SIN CLASIFICAR (2)

SIN CLASIFICAR

Y

LIBRE (1)

(12 RELÉ, CONVERSOR, COMPUTADOR)

Z

POSICIÓN

ACTUAR, OPERAR O ELEMENTO FINAL DE CONTROL

LETRA MODIFICANTE

(6)(13) MEDIO O INTERMEDIO LIBRE

LIBRE

INTEGRAR O TOTALIZAR (3) REGISTRAR SEGURIDAD (7)

INTERRUPTOR MULTIFUNCIÓN (11)

MULTIFUNCIÓN (11)

MULTIFUNCIÓN (11)

VÁLVULA

SIN CLASIFICAR

SIN CLASIFICAR

IDENTIFICACION FUNCIONAL Se deben considerar los siguientes aspectos en el proceso de identificación: • Todas las letras son mayúsculas. • La función que realiza el instrumento, ocupa de 2 a 5 letras. − La primera letra siempre designa a la variable a la que está dedicada el instrumento. − La segunda letra puede ser una modificadora de la variable. − La tercera puede ser una función secundaria del instrumento.

− La cuarta puede ser la función principal del instrumento. − La quinta letra puede ser una modificadora de la función principal del instrumento.

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CASOS DE IDENTIFICACION 1. CUANDO SE EMPLEAN DOS LETRAS: La primera letra siempre designa a la variable a la que está dedicada el instrumento. La segunda es la función principal del instrumento.

Ejemplos: TT: Transmisor de Temperatura. LC. Control de Nivel. FI: Indicador de Flujo.

GR: Registrador de Espesor. ME: Elemento Primario de Humedad. KS. Switch por Tiempo. 13

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CASOS DE IDENTIFICACION 2. CUANDO SE EMPLEAN TRES LETRAS: Existen tres posibilidades de identificar un instrumento: a) 1° Letra Variable. 2° Letra Función Secundaria. 3° Letra Función principal. Ejemplo:

LIC: Controlador Indicador de Nivel.

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CASOS DE IDENTIFICACION b) 1° Letra Variable. 2° Letra Modifica Variable. 3° Letra Función principal. Ejemplo:

TDI: Indicador Diferencial de Temperatura. c)

1° Letra Variable. 2° Letra Función Principal.

3° Letra Modifica Función principal. Ejemplo: JSH: Switch Valor Alto de Potencia. 15

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CASOS DE IDENTIFICACION 3. CUANDO SE EMPLEAN CUATRO LETRAS: Existen cuatro posibilidades de identificar un instrumento: a) 1° Letra Variable. 2° Letra Función Secundaria. 3° Letra Función principal. 4° letra Modifica Función Principal.

Ejemplo: PDIC: Controlador Indicador de Presión Diferencial.

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CASOS DE IDENTIFICACION b) 1° Letra Variable.

2° Letra Modifica Variable. 3° Letra Función principal. 4° letra Modifica Función Principal. Ejemplo:

TDET: Transmisor con Elemento Primario Diferencial de Temperatura. c)

1° Letra Variable. 2° Letra Modifica Variable. 3° Letra Función Secundaria.

4° letra Función Principal. Ejemplo: JISH: Switch de Nivel Alto e Indicador de Potencia. 17

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CASOS DE IDENTIFICACION d) 1° Letra Variable. 2° Letra Modifica Variable. 3° Letra Función Principal. 4° letra Modifica Función Principal. Ejemplo: PDAL: Alarma de Nivel Bajo de Presión Diferencial.

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CASOS DE IDENTIFICACION 4. CUANDO SE EMPLEAN CINCO LETRAS: Existe solo la siguiente posibilidad de identificar un instrumento: a) 1° Letra Variable. 2° Letra Modifica Variable. 3° Letra Función Secundaria. 4° letra Función Principal. 5° letra Modifica Función Principal. Ejemplo: PDIAM: Alarma de Nivel Medio e Indicador de Presión Diferencial. TDASH: Switch por Nivel Alto y Alarma Diferencial de temperatura.

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OBSERVACIONES IDENTIFICACION FUNCIONAL •

Una excepción al caso de dos letras es el uso de la letra única “ L “ para denotar una luz piloto que no forma parte de un lazo de instrumentación y por tanto no puede ser la función principal del instrumento.

•

La Identificación Funcional de un instrumento debe hacerse de acuerdo a su

función y no a su construcción. Ejemplos: −

Un registrador de presión diferencial que se calibra para medir flujo, se debe identificar como FR, pues la variable de interés en al lazo de control es el flujo y no la presión.

–

Un indicador de presión conectado al fondo de un estanque es identificado por LI, debido a que se realiza la detección de nivel por medio de la presión. 20

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OBSERVACIONES AL PROCESO DE IDENTIFICACION •

En un lazo de instrumentos, la “primera letra” de la Identificación Funcional se debe seleccionar de acuerdo con la variable medida o inicial y no con la variable manipulada. Por ejemplo: −

Una válvula de control que varía el flujo de acuerdo a la señal entregada por un controlador de nivel, se denomina LV y no FV, pues la variable medida por el lazo de control es el nivel, y no el flujo (variable manipulada).

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OBSERVACIONES AL PROCESO DE IDENTIFICACION •

Se han previsto letras libres para cubrir designaciones no cubiertas por la norma y de uso frecuente. Estas letras pueden tener un significado como primera letra y otro como letra sucesiva. Por ejemplo, la letra Y puede representar como primera letra el torque motriz y como sucesiva un convertidor de frecuencia.

•

La letra sin clasificar X, puede emplearse en las designaciones no indicadas que se utilicen sólo una vez o un número limitado de veces. Se recomienda que su significado figure en el exterior del círculo de identificación del instrumento.

•

La letra A para análisis, abarca todos los análisis que no están cubiertos por una letra libre. Es conveniente definir el tipo de análisis al lado del símbolo en el diagrama de proceso. 22

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IDENTIFICACION DE LAZO Se busca identificar en un lazo de control cada instrumento y todos los

instrumentos asociados con él. Puede aplicarse una identificación adicional, mediante una numeración consecutiva, una numeración por planta, etc; según el propósito que se persiga.

Un lazo de control está constituido por un conjunto de instrumentos destinados al control de una variable de proceso en particular. La Identificación de lazo del instrumento, consiste en un sistema de números que se agrega a las letras de la identificación funcional para definir la pertenencia al lazo de control. La Identificación por lazo de un instrumento generalmente debe hacerse utilizando el numero asignado al lazo al cual el instrumento pertenece.

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IDENTIFICACION DE LAZO Cada lazo de instrumentos de un proyecto o sección deben identificarse con una

secuencia única de números. En el caso de que un lazo dado contenga más de un instrumento con la misma identificación funcional, es preferible añadir un sufijo anexado al número de

lazo. Por ejemplo FV-2A, FV-2B, FV-2C, etc., o TE-25-1, TE-25-2, TE-25-3, etc.

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IDENTIFICACION DE LAZO Los rios para instrumentos tales como rotámetros de purga, filtros mono

reductores y tanques de sello que no están representados explícitamente en un diagrama de flujo, pero que necesitan una identificación para otros usos deben tenerla de acuerdo con su función y deben emplear el mismo número del lazo que el del instrumento asociado. Alternativamente, los rios pueden emplear el mismo número de identificación que el de sus instrumentos asociados, pero con palabras aclaratorias si ello es necesario. Ejemplo: Un rotámetro regulador de purga asociado con un manómetro PI-8 debe identificarse como FIVC-8, pero puede también marcarse PI-8 purga.

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REPRESENTACION DE PROCESOS A continuación se entregaran los símbolos utilizados para representar los

distintos elementos que componen un plano P&ID: •

Tipos de Señales y Líneas de Proceso.

•

Símbolos de Instrumentos.

•

Símbolos de Válvulas.

•

Símbolos de Actuadores y Pilotaje.

•

Símbolos de Autoreguladores.

•

Símbolos de Actuadores en Condiciones de Falla.

•

Símbolos de Elementos Primarios.

•

Símbolos para Combinaciones Varias.

•

Desarrollo de Planos P&ID. 26

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TIPOS DE SEÑALES Y LINEAS DE PROCESO Conexión a proceso o alimentación de instrumentos ( * ). Señal neumática ( ** ) o señal sin definir en una línea de proceso.

Señal neumática binaria Señal electromagnética(***), sónica (sin hilo ni tubo) o radioactiva. Enlace o comunicación del sistema, usado para indicar “conexión” por programa o comunicación de datos entre elementos o funciones distribuidas del sistema. Acoplamiento mecánico Señal eléctrica. Señal eléctrica binaria. Tubo capilar. Señal hidráulica. 1.(*) El símbolo se aplica también a cualquier señal que emplee gas como medio de transmisión. 2.(**) Si se emplea un gas distinto del aire debe identificarse con una nota al lado del símbolo. 3.(***) Los fenómenos electromagnéticos Incluyen calor, ondas de radio, radiación nuclear y luz.

TIPOS DE SEÑALES Y LINEAS DE PROCESO Las siguientes abreviaturas se sugieren para representar el tipo de alimentación (suministros de energía), también aplicables a suministros de purga de fluidos.

AS

Alimentación de aire.

ES

Alimentación eléctrica.

GS

Alimentación de gas.

HS

Alimentación hidráulica.

NS

Alimentación de nitrógeno.

WS

Alimentación de agua.

SIMBOLOS DE INSTRUMENTOS Desde

el

punto

de

vista

del

montaje, el instrumento puede estar ubicado en terreno y se designa por local; o puede estar montado en un

de

control

próximo

al

operador. Por cada variable que procesa el instrumento se emplea un circulo, se

mantienen

las

indicaciones

anteriores sobre el montaje.

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SIMBOLOS DE INSTRUMENTOS

SIMBOLOS DE VALVULAS

SIMBOLOS DE ACTUADORES Y PILOTAJE Bajo la palabra actuación se alude al efecto de influir en el comportamiento del

proceso manejando la energía y materia que se le ingresa. Para conseguir esto siempre debe partirse de una señal de mando que se denomina por PILOTAJE, que da la información al ACTUADOR para que este maneje efectivamente al ELEMENTO FINAL DE CONTROL, se exceptúa solo el caso de la actuación manual. Se generan confusiones porque en la teoría de control se designa por ACTUADOR al dispositivo que integra los tres elementos recién señalados.

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SIMBOLOS DE ACTUADORES Y PILOTAJE

SIMBOLOS DE ACTUADORES Y PILOTAJE

SIMBOLOS DE AUTOREGULADORES

SIMBOLOS ACTUADOR EN CONDICION DE FALLA A continuación se muestran los símbolos de los actuadores en caso de falla de aire o energía.

SIMBOLOS ELEMENTOS PRIMARIOS DE FLUJO

SIMBOLOS ELEMENTOS PRIMARIOS VARIOS

SIMBOLOS ELEMENTOS PRIMARIOS VARIOS

SIMBOLOS ELEMENTOS PRIMARIOS VARIOS

SIMBOLOS ELEMENTOS PRIMARIOS NIVEL

SIMBOLOS ELEMENTOS PRIMARIOS TEMPERATURA

SIMBOLOS PARA COMBINACIONES VARIAS

SIMBOLOS PARA COMBINACIONES VARIAS El caso de FT-290, corresponde a un Transmisor de flujo que ite una señal

de compensación de temperatura proveniente de TE-290. El caso de FT-290, corresponde a un Transmisor de flujo que ite una señal de compensación de temperatura proveniente de TE-290.

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SIMBOLOS PARA COMBINACIONES VARIAS El caso de HV-293 es un caso interesante. Este es un caso en que H no designa

una variable de proceso. H indica manual, es decir el origen de la información es un operador. El conjunto esta hecho para el control manual a través de la válvula de control HV-293. No hay información suficiente para saber que esta controlando el operador.

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DESARROLLO DE PLANOS P&ID El diagrama de procesos e instrumentación (P & ID), incluye información

relevante acerca de las señales presentes, haciendo la diferencia entre los distintos tipos de circuitos o enlaces : Conexión a proceso, enlace mecánico, alimentación de instrumentos, Señal neumática, Señal eléctrica, Señal hidráulica, Señal Electromagnética, etc. Los P&ID, incluye información sobre los instrumentos y funciones remotas, enclavamientos, alarmas, comandos y funciones en , o que son ejecutadas por el sistema de control, incluso funciones de tipo software asociadas a la estación de control, todo lo cual debe quedar simbolizado e interconectado.

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EJEMPLOS DE PLANOS P&ID ESTANQUE DE ALMACENAMIENTO

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO

DIAGRAMA P&ID

EJEMPLOS DE PLANOS P&ID ESTANQUE DE ALMACENAMIENTO •

lazo de control de nivel cuyo controlador se realiza por software LIC-101.

•

Transmisor

de

nivel

LT-101

se

encuentra

conectado a un elemento primario LE-101 de naturaleza sónica. •

En la bomba, existe una lógica I de activación de su motor, la que acepta señales provenientes

de: –

Un Switch de nivel bajo LSL-102.

–

Una lógica de mando local YL-103B.

–

Una lógica de mando remota YL-103A.

–

Un Switch de Remoto/Local HS-103B.

–

Un Switch de Partir/Parar HS-103C.

EJEMPLOS DE PLANOS P&ID CONTROL DE PRESION ESTANQUE ACUMULADOR •

Se trata de un sistema que controla la presión de un estanque tipo buffer que puede alimentar dos

consumos. •

Sistema de control en lazo cerrado, el cual debe mantener la presión en torno a la referencia (set point), para lo cual se emplea un algoritmo de control clásico PID.

•

Sistema de control compuesto por los siguientes instrumentos: – – – – – –

PE-020 : Sensor de Presión. PT-020 : Transmisor de Presión. PIC-020: Controlador Indicador de Presión. PY-020 : Conversor de presión (I/P). PV-020 : Válvula de Control de Presión. HV1-020 :Válvula manual

EJEMPLOS DE PLANOS P&ID CONTROL DE FLUJO AGUA DE PROCESO •

Este sistema tiene como objetivo controlar el flujo de agua de proceso de acuerdo al Set Point de

FIC-110). •

El sistema de control posee despliegue en pantalla para el controlador por software FIC-110, este controlador dispone de las funciones de: alarma por nivel bajo FAL; registro del flujo FR; indicación del total de flujo suministrado FQI.

•

El diagrama indica que hay una lógica de control que maneja al controlador FIC-110.

•

Sistema de control compuesto por los siguientes instrumentos: – – – –

FIC : Controlador Indicador de Flujo. FE : Sensor de flujo magnético. FIT: Transmisor Indicador de Flujo. Válvula Manual Tipo Mariposa (N.C.).