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PROYECTOS DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

Ing. Oscar O. Cárdenas S., M.Sc.E.E.

Profesor Titular Jubilado

Automatización


CURSOS DE ACTUALIZACIÓN Y ASESORIAS EN:

INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

CONTROL AUTOMÁTICO DE PROCESOS

MODELADO E IDENTIFICACIÓN DE SISTEMAS

PLC SCADA

COMUNICACIONES INDUSTRIALES

TECNOLOGÍAS DE INTEGRACIÓN

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA


Ing. Oscar O. Cárdenas S., M.Sc.E.E.

Profesor Titular

FASES Y DOCUMENTOS TÍPICOS DE UN

PROYECTO DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL


El programa esta basado en cubrir parte de las actividades típicas que debe desempeñar un Profesional en Automatización e Instrumentación, las cuales consisten en forma general de las actividades necesarias para la especificación, diseño, construcción, prueba, inspección, control de calidad, instalación y mantenimiento de equipos y sistemas para la medición y control de variables de operación en unidades de procesos.

OBJETIVO


En particular se exponen las labores de ingeniería de un proyecto de Instrumentación Industrial en sus diferentes fases: ingeniería conceptual, ingeniería básica, ingeniería de detalle y construcción. Se establece la documentación necesaria que debe generarse en cada fase así como del uso de las Normas ANSI/ISA aplicadas a Proyectos de Instrumentación Industrial.

OBJETIVO



CONTENIDO PROGRAMÁTICO

Normas ISA aplicadas a Proyectos de Instrumentación Industrial

ISA-S5.1: “Instrumentation Symbols and Identification”ISA-S5.2 “Binary Logic Diagrams for Process Operations” ISA-S5.3 “Graphic Symbols for Distributed Control/Shared Display Instrumentation, Logic and Computer Systems”ISA-S5.4 “Instrument Loop Diagrams”ISA-S5.5 “Graphic Symbols for Process Displays”ISA - S20 “Specification Forms for Process Measurement and Control Instruments, Primary Elements and Control Valves”: Análisis de la Norma. Especificación de manómetros, placas de orificio, termopares, transmisores, controladores y válvulas de control.


Seguridad Intrínseca: introducción, clasificación de áreas y aparatos, modos de protección. Circuitos eléctricos, barreras y sistemas de seguridad intrínseca. Selección de barreras de seguridad intrínseca.

Fases y Documentos de un Proyecto de Instrumentación Industrial: Ingeniería Conceptual, Básica, Detalle y Construcción.

INGENIERÍA

EN GENERAL

APLICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS PARA LOGRAR QUE UNA PLANTA O INSTALACIÓN INDUSTRIAL SEA PRODUCTIVA

DISCIPLINAS:

CIVIL, ELÉCTRICA, MECÁNICA, QUÍMICA, SISTEMAS, ..................... INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL


IMPORTANCIA DE LA INGENIERÍA EN UN PROYECTO

LA CONSTRUCCIÓN, AMPLIACIÓN O MODIFICACIÓN DE UNA PLANTA O INSTALACIÓN INDUSRIAL IMPLICA EL MANEJO DE RECURSOS DIVERSOS Y VALIOSOS DE TIPO HUMANO, MATERIAL Y ECONÓMICO


INGENIERÍA

NO SE DEBE INICIAR UNA CONSTRUCCIÓN SIN HACER INGENIERÍA

INGENIERÍA

CONSTRUCCIÓN

FASES


INGENIERÍA GENERA LOS DOCUMENTOS NECESARIOS PARA LA CONSTRUCCIÓN

VENTAJAS:REDUCCIÓN DE LOS TIEMPOS DE EJECUCIÓN Y COSTOS DEL PROYECTO

ADECUACIÓN DEL PROYECTO A NORMAS VIGENTES

COORDINACIÓN ENTRE LAS DIFERENTES PARTES INVOLUCRADAS

ELIMINACIÓN DE PROBLEMAS........PROVEEDORES Y CONSTRUCTORES

REALIZACIÓN DE ESTUDIOS COMPARATIVOS QUE PERMITAN UNA SELECCIÓN ADECUADA

SEGUIMIENTO DE PROYECTO EN SU ETAPA DE CONSTRUCCIÓN


PARA HACER INGENIERÍA EXISTEN NORMAS Y PRÁCTICAS QUE SON DE AMPLIO USO

LAS NORMAS SON PROCEDIMIENTOS O REGLAS CREADAS PARA SER SEGUIDAS EN LA EJECUCIÓN DE UN TRABAJO

LAS PRÁCTICAS RECOMENDADAS SON APLICACIONES SURGIDAS DE LA EXPERIENCIA PREVIA


IMPORTANCIA DE LAS NORMAS Y PRÁCTICAS

LA IMPORTANCIA SE EXTRAE DE LAS RAZONES PARA SU USO:

SIRVE COMO MEDIO DE COMUNICACIÓN

OFRECE EXPERIENCIA Y TECNOLOGÍA

REDUCE COSTOS DE LOS EQUIPOS

DE OPERACIÓN

DE SEGUROS

MEJORA LA SEGURIDAD Y CONFIABILIDAD

EVITA COMPLICACIONES CON LOS ASPECTOS LEGALES


ENTRE LAS NORMAS:

ANSI : American National Standard Institute

ISA : Instrument Society of America

API: american Petroleum Institute

IEEE: Institute of Electrical and Electronic Engineering

NEMA: National Electrical Manufacturers Association

SAMA: Scientific Apparatus Makers Association

PDVSA: Petróleos de Venezuela

COVENIN: Comisión Venezolana de Normas Industriales


FASES DE UN PROYECTO

INGENIERÍA CONCEPTUAL

INGENIERÍA BÁSICA

INGENIERÍA DE DETALLE



SE ESTABLECEN METAS Y NECESIDADES

SE FIJAN LAS PREMISAS PARA EL DESARROLLO DE LA INGENIERÍA BÁSICA


INGENIERÍA CONCEPTUAL:DOCUMENTOS

Descripción de la Planta o Proceso: anteproyecto

análisis, justificación, ubicación ...

Diagrama de flujo

Lista de equipos: cálculo y dimensionamiento

Especificaciones Técnicas

Estimado de costos, análisis de rentabilidad

Especificación de Paneles de Control, Equipos ...

Clasificación de áreas peligrosas

Ingeniería Ambiental

Listado preliminar de Instrumentos


ANÁLISIS: INVERSIÓN, PRODUCCIÓN, TRANSPORTE ....

DIVISAS A SER GENERADAS

GENERACIÓN DE EMPLEO:

ELABORA PROYECTO, CONSTRUCCIÓN Y FUNCIONAMIENTO

H/H CONSULTORÍA Y SERVICIOS TÉCNICOS

PLANOS DE ING. DE PROCESOS

PLANOS DE CONSTRUCCIÓN



COMPRA DE BIENES Y SERVICIOS

MANTENIMIENTO, CONTABILIDAD

ESTIMACIÓN FECHAS:

ING. PRELIMINAR

INICIO DE PLANTA

PROCURA Y CONTRATACIÓN

CONSTRUCCIÓN




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INST

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EN EL BALANCE DE MASA Y ENERGÍA SE OBSERVA LA NECESIDAD DE HOMOGENEIZAR EL USO DE UNIDADES

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES S. I.



II SIMPOSIO INTERNACIONAL DE AUTOMATIZACIÓN

EXPO ISA MERIDA - 2002

Sistema Internacional

http://physics.nist.gov/cuu/Units/units.html

SE NECESITAN CONOCER LOS SÍMBOLOS GRÁFICOS PARA PROCESOS QUE LOS ESTABLECE LA NORMA

ANSI/ISA-S5.5

GRAPHIC SYMBOLS FOR PROCESS DISPLAYS




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INST

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IND

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RIA

L


Diagrama de Flujo



PRO

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INST

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ME

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CIÓ

N

IND

UST

RIA

L

AL CONCLUIR LA INGENIERÍA CONCEPTUAL SE TIENEN LOS MEDIOS PARA HACER UN ESTIMADO DE COSTOS CLASE III

LA ESTIMACIÓN DE CLASE III SE GENERA UTILIZANDO CURVAS DE INVERSIÓN O TÉCNICAS DE PRORRATEO EQUIVALENTES, LAS CUALES SE BASAN EN DEFINICIONES DE COMPONENTES IMPORTANTES DE EQUIPOS

LA PROBABILIDAD DE QUE LOS COSTOS FINALES RESULTEN DENTRO DE UN 10% DEL ESTIMADO, ES DEL 60%



INGENIERÍA BÁSICA

GENERA INFORMACIÓN NECESARIA PARA FIJAR LAS ESPECIFICACIONES Y DATOS

NECESARIOS PARA EL DESARROLLO DE LA ING. DE DETALLE


INGENIERÍA BÁSICA

DOCUMENTOS

SE GENERAN DOCUMENTOS EN DIFERENTES ÁREAS DE LA INGENIERÍA TALES COMO:

PROCESOS, MECÁNICA, CIVIL, ELÉCTRICA, ADMINISTRACIÓN,…. e

INSTRUMENTACIÓN


INGENIERÍA BÁSICA

DOCUMENTOS: INSTRUMENTACIÓN

DIAGRAMA DE TUBERIAS E INSTRUMENTACIÓN (P&ID)

ACTUALIZACIÓN LISTADO DE INSTRUMENTOS

HOJAS DE DATOS DE EQUIPOS E INSTRUMENTOS

ESPECIFICACIÓN DE EQUIPOS O SISTEMAS DE CONTROL

PANEL DE CONTROL

SCADA, DCS, PLC, ANALIZADORES, ...

PLANO DE CLASIFICACIÓN DE ÁREA


INGENIERÍA BÁSICA


SIMBOLOGÍA E IDENTIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS

ANSI/ISA-S5.1

INSTRUMENTATION SYMBOLS AND IDENTIFICATION

INGENIERÍA BÁSICA


INGENIERÍA BÁSICA

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IND

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RIA

L

ANSI/ISA- S51.1

PROCESS INSTRUMENTATION TERMINOLOGY

INGENIERÍA BÁSICA

PARA HACER ESPECIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS, SE DEBEN CONOCER PRIMERO LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS MISMOS


INGENIERÍA BÁSICA

PRO

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TOS

DE

INST

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IND

UST

RIA

L

INGENIERÍA BÁSICA

CONOCIDAS LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS, SE PUEDE AHORA HACER SUS ESPECIFICACIONES

ANSI/ISA-S20

SPECIFICATION FORMS FOR PROCESS MEASUREMENT AND CONTROL INSTRUMENTS

INGENIERÍA BÁSICA


INGENIERÍA BÁSICA

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INST

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ME

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N

IND

UST

RIA

L

ANALIZADORES

DCS

SCADA

PLC

CLASIFICACIÓN DE ÁREA

INGENIERÍA BÁSICA

EXISTEN OTROS EQUIPOS Y SISTEMAS QUE EL INSTRUMENTISTA DEBE ESPECIFICAR


Método de análisis Sustancia o propiedadCelda electrolítica Oxígeno disuelto en agua o gas, pH,

gases tóxicos en el aire

UV Contaminantes aire-agua, gases de chimenea, aire ambiental

IR Hidrocarburos, detección de fugas, metano

Conductividad térmica Amoníaco, combustible en el aire, pureza de oxígeno

Cromatografía Aire ambiental, valor calorífico, iones, aceites lubricantes

Analizadores de ProcesosINGENIERÍA BÁSICA


Analizadores de ProcesosINGENIERÍA BÁSICA


Cromatógrafo de Gas

INGENIERÍA BÁSICA


Programas que se ejecutan de una manera concurrente para ejecutar una tarea común.

Elementos esenciales en un Sistema Distribuido: Unidades Autónomas de Procesamiento Sistema de Comunicaciones (RED)

Recurso de hardware dispersos geográficamente, generalmente montados en plataformas diferentes con necesidades de intercambio de información.

Medio de Comunicación que permite establecer una conexión física entre ellos.

Sistemas de Control DistribuidosSistemas de Control Distribuidos


SCADA: "Supervisory Control And Data Acquisition"

(adquisición de datos y control supervisorio)


Función: controlar procesos industriales secuenciales en tiempo real

Controlador Lógico Programable

PLC


CLASIFICACIÓN DE ÁREAINGENIERÍA BÁSICA


AL CONCLUIR LA INGENIERÍA BÁSICA SE TIENEN LOS MEDIOS PARA HACER UN

ESTIMADO DE COSTOS CLASE II

LA PROBABILIDAD DE QUE LOS COSTOS FINALES RESULTEN DENTRO DE UN 10% DEL ESTIMADO,

ES DEL 80%

INGENIERÍA BÁSICA



DURANTE ESTA FASE DEL PROYECTO SE GENERA LA INFORMACIÓ PARA EJECUTAR

LA CONSTRUCCIÓN DEL PROYECTO

DURANTE ESTA ETAPA, TIENEN UN PAPEL MUY IMPORTANTE LAS DISCIPLINAS DE,

MECÁNICA

ELECTRICIDAD

CIVIL

INSTRUMENTACIÓN


INGENIERÍA DETALLE


ACTUALIZACIÓN DE P&ID

ACTUALIZACIÓN DE LISTADO DE INSTRUMENTOS

DIAGRAMAS DE LAZOS DE CONTROL

ESQUEMÁTICOS DE CONTROL

PLANOS DE UBICACIÓN DE INSTRUMENTOS

PLANO DE RUTAS DE SEÑALES DE INSTRUMENTACIÓN

DETALLES DE INSTALACIÓN DE INSTRUMENTOS

LISTA DE CABLES Y CONDUITS DE INSTRUMENTOS


PLANOS DE ALIMENTACIÓN DE AIRE A INSTRUMENTOS

PLANOS DE ARREGLO DE EQUIPOS EN SALA DE CONTROL

LISTA DE MATERIALES

PROGRAMA DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO

ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN

MEMORIA DESCRIPTIVA O ESPECIFICACIONES GENERALES

COMPUTOS MÉTRICOS

MANUAL DE OPERACIONES

ESTIMADO DE COSTOS

INGENIERÍA DETALLE




PRO

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INST

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IND

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PARA ENTENDER LOS PLANOS RELACIONADOS CON APLICACIONES DE PC, PLC, SOFTWARE ... SE USA LA SIMBOLOGÍA PRESENTADA EN LA NORMA

ANSI/ISA-S5.3

GRAPHIC SYMBOLS FOR DISTRIBUTED CONTROL




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YEC

TOS

DE

INST

RU

ME

NTA

CIÓ

N

IND

UST

RIA

L

PARA LA PREPARACIÓN Y USO DE LOS DIAGRAMAS DE LAZO SE UTILIZA LA NORMA

ANSI/ISA-S5.4

INSTRUMENT LOOP DIAGRAMS



Instrument

Loop DiagramsINGENIERÍA DE DETALLE

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INST

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IND

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L

MÉTODO DE DIAGRAMACIÓN LÓGICA

PARA PROCESOS COMO BOMBAS, ..., SE USA

NORMA ANSI/ISA-S5.2

BINARY LOGIC DIAGRAMS FOR PROCESS OPERATION




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DE

INST

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IND

UST

RIA

L


DETALLES DE INSTALACION

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IND

UST

RIA

L

AL CONCLUIR LA INGENIERÍA DE DETALLE SE TIENEN LOS MEDIOS PARA HACER UN

ESTIMADO DE COSTOS CLASE I

LA PROBABILIDAD DE QUE LOS COSTOS FINALES RESULTEN DENTRO DE UN 10% DEL ESTIMADO,

ES DEL 90%



DIAGRAMA DE FLUJO

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ME

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N

IND

UST

RIA

L

SISTEMA COMPUTARIZADO DE DOCUMENTACIÓN EN INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

EL SISTEMA GENERA TODOS LOS DOCUMENTOS Y DIAGRAMAS REQUERIDOS EN UN PROYECTO DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

PERMITE LA CONSULTA DE INFORMACIÓN, ACTUALIZAR DATOS Y DIAGRAMAS, ELABORACIÓN DE HOJAS DE DATOS, DIAGRAMS DE TUBERÍAS E INSTRUMENTACIÓN, DIAGRAMAS TÍPICOS DE INSTALACIÓN, ETC.


ESTRUCTURA SISTEMA COMPUTARIZADO DE DOCUMENTACIÓN EN INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL


ESTRUCTURA DE LA BASE DE DATOS


EN RESUMEN

PARA HACER INGENIERÍA EXISTEN NORMAS Y PRÁCTICAS QUE SON DE AMPLIO USO


SE ESTABLECEN METAS Y NECESIDADES

SE FIJAN LAS PREMISAS PARA EL DESARROLLO DE LA INGENIERÍA BÁSICA


INGENIERÍA BÁSICA

GENERA INFORMACIÓN NECESARIA PARA FIJAR LAS ESPECIFICACIONES Y DATOS NECESARIOS PARA EL DESARROLLO DE LA ING. DE DETALLE


DURANTE ESTA FASE DEL PROYECTO SE GENERA LA INFORMACIÓ PARA EJECUTAR LA CONSTRUCCIÓN DEL PROYECTO

EN RESUMEN


CONCLUSIÓN

NO SE DEBE INICIAR UNA CONSTRUCCIÓN SIN HACER

INGENIERÍA


REFERENCIAS

•Amaya, Ennys R., Goitia, Alfredo I. Instrumentación Industrial. 2ª Ed. Maracaibo. 1990.

•Bacon, John M. Instrumentation Installation. USA. ISA. 1989.

•García M., Emilio. Automatización de Procesos Industriales. México. Alfaomega. 2001.

•NORMAS ANSI/ISA, API


AGRADECIMIENTOS


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