Universidad Tecnolgica de CampecheTcnico Superior Universitario en Mecatrnica

NORMA ISA S5.1IntroduccinEn todo proceso industrial es importante el manejo del mismo lenguaje con el fin de lograr la misma interpretacin sobre el funcionamiento del mismo.Anteriormente cada empresa defina la forma de escribir o representar sus procesos y ha sido en la poca actual que se ha generado un consenso que permita una nica interpretacin. Lo cual genero la estandarizacin de la norma. Esto se ha logrado mediante la normalizacin la cual es el proceso, mtodo o sistema definido exhaustivamente para aplicar, instalar o describir un proceso o sistema especifico. La normalizacin se convierte entonces en una herramienta para el diseo, especificacin, organizacin y direccin.Normalizacin IndustrialLa normalizacin regula desde las unidades utilizadas hasta el mtodo aplicado para instalar el instrumento.La normalizacin es el proceso, mtodo o sistema definido exhaustivamente para aplicar, instalar o describir un proceso o sistema especifico. Para llegar al proceso de la normalizacin o a su producto, debe haber un consenso entre las empresas, instituciones o personas involucradas con el fenmeno a describir. El producto de este proceso es la norma.La normalizacin es parte integral de la instrumentacin industrial. Es necesario conocer y manejar aspectos relativos a las normas para escoger un dispositivo o mtodo de medicin. La normalizacin se convierte entonces en una herramienta para el diseo, especificacin, organizacin y direccin.Las normas pueden provenir de asociaciones de empresas, de instituciones o de pases. En el caso de asociaciones de empresas se tienen: API: Instituto Estadounidense del Petrleo. ASME: Sociedad Norteamericana de Ingenieros de Manufactura. ASTM: Sociedad Norteamericana de Pruebas de Materiales. IEEE: Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos. FF: Fundacin para Buses de Campo. ISA: Sociedad Americana de InstrumentacinEn el caso de normas de pases o nacionales se pueden citar: ANSI: Instituto Estadounidense de Normas. FCC: Comisin Federal de Comunicaciones. CONATEL: Comisin Nacional de Telecomunicaciones. COVENIN: Comisin Venezolana de Normalizacin. DIN: Normas industriales Alemanas.Cuando las normas trascienden las fronteras de los pases o empresas se denominan internacionales, tales como: CEN: Organismo Europeo de Normalizacin. ISO: Normas internacionales (igualdad). Asociacin libre por cualquier pas.

A parte de las normas tambin se definen los sellos de calidad, el cual es un tipo de certificacin que garantiza que el producto o sistema fue verificado y validado por la institucin otorgante, garantizndose la informacin que el producto informa.Algunos de estos sellos son: CE: Para la comunidad Econmica Europea. SA: Para los productos canadienses NORVEN. Para productos venezolanos. UL. Para productos estadounidenses.

A continuacin se exponen un tabulador de normas ISA de mayor uso:

Las normas mas generales y de mayor aplicacin son: La ISA-S5.1 sobre simbologa e identificacin de la instrumentacin industrial. La ISA-S5.3 sobre smbolos de sistemas de microprocesadores con control compartido. La ISA-S5.4 sobre los diagramas de lazos. La ISA-S.20 sobre normas para especificar los instrumentos industriales.

NORMAS ANSI / ISAS 5.1- 1984 (R1992) Reafirmada el 13 de Julio de 1992

American National StandardSmbolos e Identificacin de InstrumentosPropsitoEl propsito de esta norma es establecer un medio uniforme de designacin de los instrumentos y/o de los sistemas de la instrumentacin usados para la medicin y control. Con este fin, el sistema de designacin incluye los smbolos y presenta un cdigo de identificacin.Visin GeneralEn todo proceso trabajan diferentes usuarios o especialistas. La estandarizacin debe reconocer esta realidad y adems ser consistente con los objetivos del estndar, por lo tanto debe entregar mtodos para una simbologa alternativa.La simbologa de los equipos de los procesos, no es el motivo de esta, norma, por lo tanto al incluirse se har, en razn de ilustrar aplicaciones de smbolos de instrumentacin.Aplicaciones Industriales La estandarizacin de la instrumentacin es importante para diversas industrias como: Industria qumica Industria Petrolera Generacin Elctrica Aire Acondicionado Refinadoras de Metales Y otros procesos industriales. Existen otros campos con instrumentos muy especializados y diferentes a la industria convencional como: Astronoma Navegacin MedicinaAplicaciones en ProcesosEl estndar es recomendable emplearlo cada vez que se requiera cualquier referencia para un instrumento o para una funcin de control de un sistema con los propsitos de identificacin y simbolizacin. Esquemas diseo Ejemplos para enseanza Fichas tcnicas, literatura y discusiones Diagramas en sistemas de instrumentacin, diagramas lgicos, diagramas de lazos en procesos Descripciones funcionales Diagramas de flujo en: procesos, sistemas, elementos mecnicos, tuberas de procesos e instrumentacin Dibujos de construccin Especificaciones, rdenes de compra, manifiestos y otros listados Identificacin (etiquetado o marcas) de instrumentos y funciones de control Instrucciones de manutencin, operacin, instalacin, dibujos e informesEl estndar pretende dar la suficiente informacin, que habilite a cualquiera para revisar documento de representacin, de medicin y control de procesos. Para que entienda el significado y el control del proceso.Aplicaciones a Clases de Instrumentacin y para Funciones de InstrumentosLa simbologa y las identificaciones entregadas en este estndar son aplicables a toda clase de mediciones en instrumentacin para control de procesos. Estas se pueden emplear no solo para describir instrumentos discretos y sus funciones si no que tambin funciones de sistemas anlogos, donde aparecen trminos como display compartido, control compartido, control distribuido, control computarizado.Alcances en la Identificacin FuncionalLa estandarizacin entrega la clave de funciones, para la identificacin y simbologa de un instrumento.Los detalles tcnicos adicionales para instrumentos se describen mejor en una hoja de especificaciones (Data Sheet) u otro documento dado para tales efectos.Alcances en la Identificacin de Lazos (Loop)El estndar cubre la identificacin de todo instrumento o las funciones asociadas con los lazos de control.El usuario esta libre de aplicar identificacin adicional ya sea por: Nmero de serie, Nmero de Unidad, Nmero de rea, Nmero de Planta u otros medios.DefinicionesMedicin: Extraccin de informacin de las variables o parmetros que actan en los procesos o sistemas.

Rango o Campo de Medida: Espectro de valores de la variable medida que estn comprendidos dentro de los lmites superior o inferior de la capacidad de medida o de transmisin de instrumento. Esta representado por dos valores extremos.

Alcance: Diferencia algebraica entre los valores extremos del rango. El alcance se expresa con un solo nmero, dado en unidades del proceso. El alcance tambin es conocido con los trminos Gama o Amplitud, y con el trmino Span del idioma ingls.

Error: Diferencia algebraica entre el valor ledo o transmitido por el instrumento y el valor real de la variable medida.

Error medio: Medida aritmtica de los errores en cada punto de la medida determinados para todos los valores crecientes y decrecientes de la variable medida.Error total de una medicin: Raz cuadrada de la suma algebraica de los cuadrados de los errores mximos de los instrumentos.Error esttico: Aquel que debe considerarse cuando el instrumento es usado para medir una condicin que no vara con el tiempo, o sea, en condiciones de rgimen permanente.Error dinmico: Diferencia entre el valor instantneo y el indicado por el instrumento. Su valor depende del tipo de fluido del proceso, de su velocidad, del elemento primario, de los medios de proteccin, etc.Deriva: Variacin en la seal de salida del instrumento producida por una variable ajena al proceso medido. Tpicamente es atribuida a condiciones ambientales.Ruido: Cualquier perturbacin elctrica o seal accidental no deseada que modifica la transmisin, indicacin o registro de los datos deseados. Puede expresarse en unidades de la seal de salida o en tanto por ciento del alcance. Incertidumbre: Dispersin de los valores que pueden ser atribuidos razonablemente al verdadero valor de la magnitud medida.Exactitud: Cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas prximas al verdadero valor de la magnitud medida. Precisin: Cualidad de un instrumento por la que tiende a dar lecturas muy prximas unas a otras, es decir, es el grado de dispersin de las mismas.Histresis: Diferencia mxima en los valores de salida del instrumento para el mismo valor cualquiera del campo de medida cuando la variable recorre toda la escala en los dos sentidos ascendente y descendente. Viene expresada en tanto por ciento del alcance.Zona Muerta: Campo de valores de la variable que no hacen variar la seal de salida del instrumento. Se expresa en tanto por ciento de la amplitud.Tiempo Muerto: Tipo de retardo donde el instrumento comienza a responder solamente cuando la variable ha cambiado en una magnitud lo suficientemente grande para vencer la inercia. El tiempo muerto depende de la velocidad con que la variable medida cambie y de la zona muerta del instrumento.Sensibilidad: Razn entre el incremento de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona, despus de haberse alcanzado el estado de reposo. Viene dada en tanto por ciento de la amplitud.Repetibilidad: Capacidad de reproduccin de las precisiones del indicador del instrumento, al medir repetidamente valores idnticos de la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido de variacin, recorriendo toda el campo. La repetibilidad es sinnimo de precisin. A mayor repetibilidad menor dispersin de los valores de salida para un valor de la seal de la entrada del proceso y, por lo tanto mayor precisin. Se considera en general su valor mximo y se expresa en tanto por ciento del alcance.Velocidad de Respuesta: Rapidez con la cual el instrumento responde a cambios en la cantidad medida.Retardo de Medicin : Tardanza de respuesta del instrumento a cambios en la variable medida.Elevacin de cero: Cantidad con que el valor cero de la variable supera el valor inferior del campo.Supresin de cero: Cantidad con que el valor inferior del campo supera al valor cero de la variable. Puede expresarse en unidades de la variable medida o en porcentaje del alcance.Campo de medida con elevacin de cero: Campo de medida en el que el valor cero de la variable o seal medida es mayor que el valor inferior del campo.Campo de medida con supresin de cero: Campo de medida en el que el valor cero de la variable o seal medida es menor que el valor inferior del campoResolucin: Magnitud de los cambios en escaln de la seal de salida al ir variando continuamente la medida en todo el campo. Es tambin el grado con el que el instrumento puede discriminar valores aproximadamente iguales de una cantidad.Resolucin infinita: Capacidad de proporcionar una seal de salida progresiva y continua en todo el campo de trabajo del instrumento.Fiabilidad: Medida de la probabilidad de que un instrumento continu comportndose dentro de los lmites especificados de error a lo largo de un tiempo determinado y bajo condiciones especificadas.Trazabilidad: Propiedad de las mediciones efectuadas con un instrumento o con un patrn, tal que puede relacionarse con patrones nacionales o internacionales, mediante una cadena ininterrumpida de comparaciones, con todas las incertidumbres determinadas.Linealidad: La aproximacin de una curva de calibracin a una lnea recta especificada.Temperatura de servicio: Campo de temperaturas en el cual se espera que trabaje el instrumento dentro de lmites de error especificados.Vida til de servicio: Tiempo mnimo especificado durante el cual se aplican las caractersticas de servicio continuo e intermitente del instrumento sin que se presenten cambios en su comportamiento ms all de tolerancias especificadas.Respuesta frecuencial: Variacin con la frecuencia de la relacin de amplitudes seal de salida/variable medida para una medida de variacin senoidal aplicada a un instrumento dentro de un campo establecido de frecuencias de la variable medida. Accesible (Accesible).- Trmino que se aplica a un dispositivo o una funcin, la cual puede usarse o verse por un operador, con el propsito de efectuar acciones del control. Por ejemplo: Cambiar el Set Point, Transferencia Manual Automtico, Acciones de ON OFF.Set point.- Punto de referencia para una variable de entrada que establece el valor deseado de la variable a controlar. Se puede establecer en forma manual, automticamente o programada. Su valor se expresa en la misma unidad que la variable controlada.Asignar (Assignable).-Trmino aplicado a la indicacin que permite dirigir o canalizar una seal a un dispositivo u otro elemento sin la necesidad de unir o cambiar alambrado.Scan.- Para monitorear en una forma predeterminada el estado cada una de las variables de un proceso en forma peridica, puede estar asociado con otras funciones como alarma y memoria.Panel.- Estructura que tiene un grupo de instrumentos montados en ella, que encierra interfases para el operador del proceso y es seleccionada con una designacin nica. El panel puede consistir en una o ms secciones, cubculos, consolas o escritorios, sinnimo de tablero (board).Panel de Montaje (Panel mounted).- Termino aplicado a un instrumento que est instalado en un panel o consola y son accesibles al operador en forma normal. Una funcin que normalmente es accesible a un operador en un sistema de visualizacin compartida, es el equivalente de un dispositivo montado en un panel discreto.Panel Local (Local panel).- Un panel local no es un panel principal. Los paneles locales se ubican en las cercanas de los subsistemas o sub reas de la planta. El trmino panel de instrumentacin local no debe confundirse como instrumento local. Placa (Board) es un sinnimo de panel.Detrs del panel (Behind the panel).- Un trmino aplicado a una localizacin que esta dentro de una rea que contiene (1) el panel de instrumento(2) conexiones y montaje asociado, o (3) que esta encerrada dentro del panel o tablero. Los dispositivos detrs del panel se refiere a que en condicin normal no es accesible por el operador.Binario (Binary).- Trmino aplicado a una seal o dispositivo que solamente tiene dos posiciones discretas o estados. Al usarse de manera simple como seal binaria que es opuesta a seal anloga significa dos estados posibles ON OFF o High - Low ejemplo aquel que no representa un estado continuo.Digital (Digital).- Trmino aplicado a una seal o dispositivo que usa dgitos binarios para representar valores continuos o estados discretos.Burbuja (Bubble).- Smbolo circular que tiene como propsito identificar un instrumento o una funcin y puede tener un nmero como etiqueta. Globo (balloon) es un sinnimo de burbuja.Dispositivo computacional (Computing divice).- Dispositivo o funcin que realiza uno o ms clculos u operaciones lgicas o ambas, enviando como resultado una o ms seales de salida. Algunas veces se le llama rel computacional.Configurable (Configurable).- Termino aplicable a un dispositivo o sistema cuyas caractersticas funcionales pueden seleccionarse o arreglarse a travs de un programa u otros mtodos. Este concepto excluye el realambrado como medio de alterar una configuracin.Vlvula de Control (Control valve).- Dispositivo que comnmente es actuada manualmente en acciones ON OFF o semi actuada, que permite manipular el flujo en uno o ms procesos de fluidos.Convertidor (Converter).- Dispositivo que recibe seal de informacin desde un instrumento de una forma y enva una seal hacia una salida bajo otra forma. Un instrumento que cambia salida del sensor a una seal estndar no es propiamente un convertidor sino un transmisor. Un convertidor algunas veces se puede referir a un transductor, sin embargo, este trmino es completamente general y su empleo especifico en conversin de seales no se recomienda.Sistema de Control Distribuido (Distribuided control system).- Sistema que opera funcionalmente integrado consistiendo en subsistemas que pueden operar fsica y remotamente separados unos de otros.Elemento Final de Control (Final control element).- Dispositivo que directamente controla el valor de la variable manipulada de un lazo de control a menudo resulta ser una vlvula de control.Identificacin (Identification).- La secuencia de dgitos o letras o ambos empleado para designar un instrumento o un lazo.Instrumento (Instrument).- Dispositivo usado directa o indirectamente para medir y/o controlar una variable. El trmino incluye elementos primarios, elementos finales de control, dispositivos computacionales, y dispositivos elctricos tales como anunciadores, interruptores y pulsadores. El trmino no se aplica a partes (por ejemplo un fuelle receptor o resistencias) que son componentes internas de un instrumento.Instrumentacin (Instrumentation).- Coleccin de instrumentos o su aplicacin para el propsito de observar , medir , controlar o combinaciones de estas.Lazo o Loop.- Combinacin de dos o ms instrumentos o arreglo de funciones de control tambin el paso de seales de uno a otro con el propsito de medir y/o controlar una variable de un proceso.Funcin (Function).- El propsito de una accin efectuada por un dispositivo.Proceso (Process).- Cualquier operacin o secuencia de operaciones que involucra un cambio de energa, estado, composicin, dimensin u otras propiedades que pueden definirse respecto a una referencia.Variable de Proceso (Process variable).- Cualquier variable perteneciente a un proceso. Monitor.- Termino general para un instrumentos o sistemas de instrumentos que miden o detectan el estado o magnitud de una o ms variables con el propsito de obtener una informacin til. El trmino monitor es muy ambiguo se asocia generalmente con analizadores, indicadores o alarmas. En algunos casos se usa como verbo monitorear.Luz Piloto (Light pilot).- Luz que indica cuales son las condiciones normales de un sistema o dispositivo. Por ejemplo, la luz de alarma que indica condicin anormal. Se le conoce tambin como luz monitor (Light monitor).Alarma (Alarm).- Un dispositivo o funcin que seala la existencia de una condicin anormal por medio de un cambio discreto audible o visual o ambos cuyo objetivo es atraer la atencin.Sensor.- Parte de un lazo o un instrumento que primero sensa el valor de la variable de un proceso y que asume el valor correspondiente predeterminado para el estado de la salida. El sensor puede estar separado o integrado a cualquier elemento funcional del lazo. Se le conoce tambin como detector o elemento primario.Local (Local).- La ubicacin de un instrumento que no esta en un panel o consola y no esta montado en una sala de control. Los instrumentos locales estn comnmente en la vecindad de un elemento primario o de un elemento final de control. La palabra campo (field) se usa comnmente como sinnimo de local.Programa (Program).- Secuencia repetitiva de acciones que definen el estado de salidas relacionadas con los valores dado por las entradas.Controlador (Controller).- Un dispositivo que tiene una salida que varia para regular una variable controlada de una manera especifica. Un controlador puede tener instrumentos anlogos o digitales o puede ser equivalente a un instrumento en un sistema de control distribuido . Controlador compartido (Shared controller).- Elemento que contiene algoritmos preprogramados que usualmente son accesibles, configurables y asignables, permitiendo que un solo dispositivo controle varias variables.Controlador Lgico Programable.- Dispositivo que posee mltiples entradas y salidas y que contiene un programa modificable.Rel.- Dispositivo cuya funcin es pasar una informacin inmodificable a o en alguna forma modificada. Se usa a menudo como un medio dispositivo computacional. Se aplica especficamente en electricidad, neumtica o hidrulica como interruptorDisplay de Pantalla.- Dispositivo de interfaz, para el operador. Comnmente pantalla de video empleada para controlar informacin desde de las fuentes hacia el operador.Interruptor (Switch).- Dispositivo que conecta, desconecta, selecciona o transfiere uno o ms circuitos y no esta designado como un controlador ,como un rel o como una vlvula de control. Como verbo el termino tambin es aplicable a las funciones efectuadas por los switch.Punto de Prueba (Test Point).- Conexin al proceso con instrumentos no conectados permanentemente, es por extensin una conexin temporal o intermitente de un instrumento.Transductor (Transducer).- Termino general para un Dispositivo que recibe informacin de una o ms formas de cantidades fsicas, modificando esta informacin y/o su forma produciendo una seal de salida. Dependiendo de su aplicacin en el proceso puede ser un elemento primario, transmisor, rel, convertidor u otro dispositivo.Transmisor (Transmitter).- Dispositivo que detecta la variable de un proceso por medio de un sensor y tiene una salida cuyo valor en el estado estable varia como una funcin predeterminada de la variable del proceso. El sensor puede o no estar integrado al transmisor.Clasificacin de los InstrumentosLa norma ISA-S5.1 clasifica los instrumentos segn los siguientes parmetros: Segn su funcin: Instrumentos ciegos: Son aquellos que no tienen indicacin visible de la variable; por ejemplo, instrumentos de alarma, tales como presostatos y termostatos; transmisores de caudal, presin, nivel y temperatura sin indicacin. Instrumentos indicadores: Disponen de un ndice y de una escala graduada en la que puede leerse el valor de la variable. Segn la amplitud de la escala se dividen en indicadores concntricos y excntricos. Instrumentos registradores: Registran con trazo continuo o a puntos la variable y pueden ser circulares o de grafico rectangular o alargado, segn sea la forma del grfico.

Segn la variable que mide

Esta clasificacin corresponde especficamente al tipo de las seales medidas siendo independiente del sistema empleado en la conversin de la seal de proceso.

Estos instrumentos se dividen en: instrumentos de caudal, nivel, presin, temperatura, densidad y peso especfico, humedad y punto de roci, viscosidad, posicin, velocidad, pH, conductividad, frecuencia, fuerza, turbidez, etc. Identificacin Funcional de Instrumentos

Smbolos a Emplear en los Planos y Dibujos de Representacin de Instrumentos

Smbolos Generales de Funciones o de InstrumentosSmbolos Generales de Funciones o de Instrumentos

Smbolos de Cuerpos de Vlvulas de Control y de Persianas

Smbolos de Actuadores

Smbolos de Actuadores

Smbolos de Autorreguladores, Vlvulas y otros Dispositivos

Smbolos de Autorreguladores, Vlvulas y otros Dispositivos

Smbolos de Autorreguladores, Vlvulas y otros Dispositivos

Smbolos de Accin del Actuador en caso de Fallo en la Alimentacin (Mostrando Tpicamente para una Vlvula de Control de Diagrama)

Smbolos de Elementos Primarios

Smbolos de Elementos Primarios

Smbolos de Elementos Primarios

Smbolos de Elementos Primarios

Smbolos de Elementos Primarios

Smbolos de Elementos Primarios

Smbolos de Elementos Primarios

Smbolos de Elementos Primarios

Smbolos de Elementos Primarios

Colores Procesos en Panel

Ejemplo Combinaciones Simples

Ejemplo Combinaciones ComplejasEjemplo del control de un reactor discontinuo complejo que relaciona el control y un controlador lgico programable (PLC). El objeto de este dibujo es facilitar la comprensin general de un esquema de control y definir e identificar los componentes conectados.

Referencias http://cicunexpo-instrumentacion1.blogspot.com/ Creus, A. Instrumentacin Industrial.. Alfa Omega Marcombo. 1997. ISA Standards Library for Measurement and Control. Version 99-01.

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