Captulo 2: DOCUMENTACIN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL

2.1 HERRAMIENTAS DE COMUNICACIN

Los smbolos usados en estos diagramas estn basados en los estndares ISA (Sociedad de

Instrumentos de Amrica) y ANSI (Instituto de Estndares Americano)

Diagramas de instrumentacin y proceso (P&ID).

Los smbolos son representaciones abreviadas de grandes detalles; apareciendo dibujos como:

diagramas de flujo, de lazos de control, de instalaciones en detalle, necesitando insertarles una

leyenda para poder comprenderlas.

El simbolismo e identificacin pueden representar dispositivos de mquinas y funciones, el grado de

detalle de las representaciones depende del uso de los smbolos, pueden ser simples o complejos.

El smbolo y la identificacin son herramientas grficas utilizadas para lograr captar una imagen

grfica, usadas frecuentemente como un medio electrnico para clasificar documentos y mostrar la

forma de instrumentar y controlar un proceso.

Una representacin debe presentar conceptos generales, dibujos ms detallados, especificaciones

narrativas, esquemas y otros necesarios, para cumplir con los objetivos de las herramientas de

comunicacin estandarizados segn las normas Internacionales de la ISA .

2.2 SIMBOLISMO

El simbolismo es un proceso abstracto en el cual las caractersticas salientes de los dispositivos o funciones son representados de forma simple por figuras geomtricas como crculos, rombos, tringulos y otros para escribir caracteres como letras y nmeros identificando la ubicacin y el tipo de instrumento a ser utilizado.

Entre los smbolos de un P&ID tenemos:

2.2.1 Figuras geomtricas

Son usadas para representar funciones de medicin y control en el proceso, as como dispositivos y sistemas; para la cual se utilizan:

2.2.1.1 Crculos: El Crculo se usa para indicar la presencia de un instrumento y como elemento descriptor; como smbolo de un instrumento representa, el concepto de un dispositivo o funcin.

Figura 2.1a, indicador de Presin (PI):

Circulo como instrumento

Como elemento descriptor es usado para proporcionar informacin acerca de otro smbolo.

Figura 2.1b, vlvula para el control de Flujo (FV):

Crculo como identificador

La diferencia entre ambos usos est en la inclinacin de la lnea saliente del crculo y en el trazo incompleto para el caso del descriptor. El elemento descriptor suele llevar adems un cdigo proporcionando informacin adicional sobre el tipo de instrumento y el tipo de variable medida.

La localizacin del instrumento en la planta se indica dibujando:

Ninguna lnea para instrumentos montados en planta (o campo)

Figura 2.1c

Una lnea slida dividiendo el crculo para instrumentos montados en paneles de salas de control (de fcil acceso para el operador).

Figura 2.1d

Una lnea entrecortada dividiendo el crculo para instrumentos montados detrs de paneles o gabinetes (de fcil acceso para el operador).

Figura 2.1e

Una lnea slida doble dividiendo el crculo para instrumentos montados en paneles auxiliares o secundarios.

Figura 2.1f

e. Lneas entrecortadas dobles dividiendo el crculo para instrumentos montados detrs de paneles secundarios.

Figura 2.1g.

En el caso de tener demasiados paneles, dificultando la interpretacin de panel principal o panel secundario se puede usar combinaciones de letras distinguiendo los paneles unos de otros: P1, P2,.(paneles); RI,(soportes). Sin embargo, sea cual sea el sistema de descripcin usado, se debe indicar en la leyenda del diagrama.

Figura 2.1h

2.2.1.2 Cuadrados Pequeos

Los cuadrados pequeos es la representacin de actuadores del tipo solenoide, en este uso se prefiere dibujar el cuadrado con una letra S

inscrita en l.

Figura 2.1i

Los cuadrados pequeos son tambin usados para representar actuadores de pistn dibujando para esto una pequea T representando el pistn y lneas simples y dobles para pistones de simple y doble accin respectivamente.

Figura 2.1j Figura 2.1k

Otros actuadores, se pueden representar inscribiendo un cuadrado con la combinacin E/H para indicar actuadores electro-hidrulicos o con una X para representar actuadores no clasificados.

Figura 2.1I Figura 2.1II

El cuadrado pequeo puede representar tambin un posicionador dibujndose al lado del cuerpo de la vlvula.

Figura 2.1m

Uno de los ms recientes usos para los cuadrados es la representacin de bloques de funciones o como indicador de funcin.

Figura 2.1n

2.2.1.3 Cuadrados Grandes

Con la llegada del control compartido y visualizadores o pantallas mostrando datos de diversos lazos, se requera poder distinguir instrumentos independientes y aquellos cuyos componentes se encuentran repartidos en diversos gabinetes no pudiendo reconocrseles como localizados en un slo lugar.

La solucin se encontr usando un cuadrado alrededor del smbolo del instrumento. Esto indica la funcin cumplida por varios elementos no localizados en un slo gabinete.

Figura 2.1o.- Simbolismo de control compartido

Figura 2.1p.- Simbolismo de funcin compartida

2.2.2 Simbolismo de Seales

Las lneas de unin para envo de seales o conexiones de los sistemas de control tambin deben ser presentadas ms finas en relacin a tuberas de proceso, tal como se muestra en el Cuadro 2.1.- Lneas de Seales

Fuente: Instrumental Society of America (ISA)

2.2.3 Simbolismo de Funciones

2.2.4 Simbolismo de Instrumentos

La representacin de los instrumentos como sensores y controladores se muestran en el siguiente cuadro.

Cuadro 2.3.- Representacin de los Instrumentos

2.3 IDENTIFICACIN DE ELEMENTOS

La identificacin de los smbolos y elementos debe ser alfa numrica, los nmeros representan la ubicacin y establecen el lazo de identidad, y la codificacin alfabtica identifica al instrumento y a las acciones a realizar.

Figura 2.2.- Representacin alfa-numrica

2.3.1 Letras de Identificacin para Instrumentos

Cada instrumento se identifica mediante un sistema de letras, clasificadas en cuanto a la funcin. Cuadro 2.4

2.3.2 Combinaciones Posibles de Letras para Identificacin de Instrumentos

2.4 DIAGRAMA DE FLUJO

Los diagramas de flujo detallan las acciones multidisciplinarias mostradas durante las operaciones unitarias, del proceso y de ingeniera.

2.4.1 Diagrama de Procesos o Equipos

Figura 2.3.- Representacin de equipos

Figura 2.3.- Representacin de equipos

Figura 2.3.- Representacin de equipos

2.4.2 (P&ID) Diagrama de Tuberas e Instrumentacin

Figura 2.4.- P&ID de parte de un Proceso de Destilacin

Ejemplo: Lectura de un Lazo Simple

Lectura de un Lazo Simple

Para el lazo que se presenta tenemos un numero de identificacin (TAG) 301. Con este numero y la primera letra identificadora T para temperatura puede determinarse que el propsito primario para este lazo es la medicin y control de temperatura de un intercambiador de calor. Los instrumentos en el lazo incluyen un transmisor de temperatura, un controlador y una vlvula. Cada una de estas funciones son designadas por la segunda o tercer letra en la identificacin.

El smbolo del transmisor nos revela que esta montado en campo, esto se asume debido a que no tiene una lnea dentro del circulo.

La lnea que contiene las X's nos indica que el transmisor esta conectado al proceso por medio de un tubo capilar. La lnea punteada indica que la seal del transmisor hacia el controlador es de tipo elctrica. La lnea dentro del circulo del controlador indica que este instrumento esta situado en un tablero.

La seal elctrica desde el controlador es recibida por un transductor que convierte la seal. Este a su vez manda una seal al elemento final que es una vlvula, que al observar la posicin de la flecha nos indica que si la vlvula pierde la seal automticamente se cerrara la vlvula.

Plantas modelos de

Laboratorio de Sistemas de

Control y automatizacin

888

Bomba

Sensor de

Flujo

Rotmetr

o

Reservori

o de Agua

Controlador

Conversor

I/P

Registrador

Fuente de

Agua

4-20ma

4-20ma

3-15psi

Vlvula

Plantas modelos de Control de Flujo Vista de la planta

Plantas modelos de Control de Flujo

Bomba

Sensor de

Nivel

Rotmetr

o

Reservori

o de Agua

Controlador

Conversor

I/P

Registrador

4-20ma

4-20ma

3-15psi

Fuente de

Agua

Vlvula

Vista de la planta

Plantas modelos de Control de Nivel

Plantas modelos de Control de Nivel

Rotmetr

o

Controlador

Conversor

I/P

Registrador

Sensor de

Presin

Desague

de agua

Fuente de

Aire

Desague

de Aire

4-20ma

Vlvula

Tanque

4-20ma3-15psi

Plantas modelos de Control de Presin Vista de planta

Plantas modelos de Control de Presin

Ejemplo 1. Control de flujo msico

en un molino SAG

Una faja transportadora alimenta un Molino SAG. La

variable que se desea controlar es el flujo msico del

material transportado. Este flujo podemos obtenerlo

multiplicando la masa medida con la balanza y la

velocidad de la faja.

Si el flujo msico obtenido es menor al deseado se

incrementa la velocidad de los motores de los alimentadores de faja, de lo contrario se disminuye.

SP

Alimentador de

Placas

WE

101

WIT

101

WIC

101

Area de

Acopio de

Material

MM

Faja Transportadora

SE

101

SIT

101MOLINO

SAG

WY

101

Alimentador de

Placas

Balanza

WY

102

IV

IV

Diagrama P&ID

Ejemplo 2. Control de temperatura en

un intercambiador de calor

Tenemos un intercambiador de calor, el

que se utiliza para calentar un material

determinado. La variable que se desea

controlar es la temperatura del material

utilizando el flujo de vapor como

elemento regulador de la temperatura.

TE

101

TIT

101

Entrada de

Material

Entrada de

Vapor

Salida de

MaterialTIC

101

SP

TY

101

IP

TV

101

Salida de

Vapor

Diagrama

P&ID

TT

Alimentacin

Produc to Agua de

enfriamiento

TT

TTc

TIC

TIC

Temperatura de referenciapara el agua de enfriamientoControlador

Esclavo

Temperatura de referenciaen el reactor

(punto de referencia local)

Controlador

maestro

Control en cascada de un reactor exotrmico

Diagrama

P&ID

Control en cascada de Temperatura y Presin

PIT

Variable

Manipulada

PIC

TIC

TITEsclav o

Reset

Maestro

Variable

controlada

o primaria

CondensadoDiagrama P&ID