Curso Instrumentación Parte 3

Universidad de Tarapac-Arica Instrumentacin y Automatizacin Industrial

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6.- DIAGRAMAS PID 6.1.- Smbolos de instrumentacin En instrumentacin y control, se emplea un sistema especial de smbolos con el objeto de transmitir de una forma ms fcil y especfica la informacin. Esto es indispensable en el diseo, seleccin, operacin y mantenimiento de los sistemas de control. Un sistema de smbolos ha sido estandarizado por la ISA (Sociedad de Instrumentistas de Amrica). La siguiente informacin es de la norma: ANSI/ISA-S5.1-1984(R 1992). Las necesidades de las industrias para sus procesos son diferentes. La norma reconoce estas necesidades, proporcionando mtodos de simbolismo alternativos. Se agrega la informacin o se simplifica el simbolismo, segn se desee. Los smbolos de equipo en el proceso no son parte de esta norma, pero se incluyen para ilustrar aplicaciones de smbolos de la instrumentacin. Los smbolos de la norma se utiliza para:

Dibujos, esquemas y planos de proyectos. Ejemplos instruccin. Papeles tcnicos, literatura y discusiones. Diagramas de sistemas de instrumentacin, diagrama s lgicos. Descripciones funcionales. Diagramas de flujo: Procesos, Mecnicos, Ingeniera, Sistemas. Dibujos de construccin. Especificaciones, rdenes de compra, manifiestos, y otras listas. Identificacin (etiquetando) de instrumentos y fun ciones de control. Instalacin, operacin e instrucciones de mantenim iento y archivos.

6.2.- Diccionario de Conceptos de Instrumentacin d e Procesos Boris Guzman, Product Manager Lnea Procesos, September de 2004 Alarma : Es un dispositivo o funcin que detecta la presen cia de una

condicin anormal por medio de una seal audible o un cambio visible discreto, o puede tratarse de ambas seales al mismo tiempo, las cuales tienen el fin de atraer la atencin

Asignable : Este trmino se aplica a una caracterstica que permite el cambio (o direccin) de una seal de un dispositivo a otro sin la necesidad de la activacin de un switch o algn otro elemento.

Estacin auto-manual : Trmino empleado como sinnimo de estacin de control.

Binario : Trmino aplicado a una seal o dispositivo que tiene solo dos posiciones o estados discretos. Cuando es usado en su forma ms


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simple, como en seal binaria (lo que es opuesto a seal analgica), el trmino denota un estado de encendido-apagado o de alto-bajo.

Board : Trmino en ingls el cual se interpreta como sinnimo de panel. Dispositivo computable o de cmputo : Dispositivo o funcin que emplea

uno o ms clculos u operaciones lgicas, o ambas, y transmite uno o ms resultados a las seales de salida.

Configurable : Trmino aplicado a un dispositivo o sistema cuyas caractersticas funcionales pueden ser seleccionadas a travs de un programa o de otros mtodos.

Controlador : Dispositivo con una salida que vara para regular una variable de control de una manera especfica. Un controlador manual vara su salida automticamente en respuesta a una entrada directa o indirecta de un proceso variable. Un controlador manual es una estacin manual de carga y su salida no depende de una medida de un proceso variable pero puede variarse solamente por medio de un procedimiento manual.

Vlvula de control : Es un dispositivo, el ms comnmente usado, que acta manualmente o por s mismo, que directamente manipula el flujo de uno o ms procesos.

Convertidor : Es un dispositivo que recibe informacin en deter minada manera de un instrumento y transmite una seal de salida en otra forma. Un convertidor es tambin conocido como transductor, de cualquier forma, transductor es un trmino general, y su uso para conversin de seales no es recomendado.

Digital : Trmino aplicado a una seal o dispositivo que usa dgitos binarios para representar valores continuos o estados discretos.

Elemento final de control : Dispositivo que controla directamente los valores de la variable manipulada en un lazo de control. Generalmente el elemento final de control es una vlvula de control.

Instrumentacin : Coleccin de instrumentos o sus aplicaciones con el fin de observar mediciones, control, o cualquier combinacin de estos.

Panel local : Que no esta en un panel central, los paneles locales estn comnmente en el mbito de subsistemas de plantas o sub-reas. El trmino instrumento local de panel no puede ser confundido con instrumento local.

Lazo : Combinacin de uno o ms instrumentos o funciones de control que sealan el paso de uno a otro con el propsito de medir y/o controlar las variables de un proceso.

Medida : Determinacin de la existencia o magnitud de una variable. Panel : Estructura que tiene un grupo de instrumentos montados sobre ella.

El panel puede consistir de una o varias secciones, cubculos, consolas o escritorios.

Elemento primario : Sinnimo de sensor. Proceso : Es cualquier operacin o secuencia de operaciones que

involucren un cambio de energa, estado, composici n, dimensin, u otras propiedades que pueden referirse a un dato.

Variable de proceso : Cualquier propiedad variable de un proceso. El trmino variable de proceso es usado en como un standard para la aplicacin a todas las variables.


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Controlador lgico programable : Un controlador, usualmente con entradas y salidas mltiples que contiene un programa alterable, es llamado de esta manera o comnmente conocida como PLC.

Relay : Dispositivo cuya funcin es pasar informacin sin alterarla o solo modificarla en determinada forma. Relay es comnmente usado para referirse a dispositivos de cmputo.

Sensor : Parte de un lazo o un instrumento que primero detecta el valor de una variable de proceso y que asume una correspondencia, predeterminacin, y estado inteligible o salida. El sensor puede ser integrado o separado de un elemento funcional o de un lazo. Al sensor tambin se le conoce como detector o elemento primario.

Set point : El set point o punto de referencia puede ser establecido manualmente, automticamente o programado. Su valor se expresa en las mismas unidades que la variable controlada.

Switch : Dispositivo que conecta, desconecta, selecciona, o transfiere uno o ms circuitos y no esta diseado como un controlador, un relay o una vlvula de control.

Punto de prueba : Proceso de una conexin el cual no esta permanentemente conectado, su conexin es solamente temporal o intermitente a un instrumento.

Transductor : Trmino general para un dispositivo que recibe informacin en forma de uno o ms cuantificadores fsicos, modificadores de informacin y/o su forma si requiere, y produce una seal de salida resultante. Dependiendo de la aplicacin un transdu ctor puede ser un elemento primario, un transmisor un relay, un convertidor u otro dispositivo. Porque el trmino transductor no es especfico, su uso para aplicaciones especficas no es recomendado.

Transmisor : Dispositivo que detecta la variable de un proceso a travs de un sensor y tiene una salida la cual vara su valor solamente como una funcin predeterminada de la variable del proceso. El sensor puede estar o no integrado al transmisor.

6.3.- Smbolos de instrumentos Los smbolos y diagramas son usados en el control de procesos para indicar la aplicacin en el proceso, el tipo de seales empleadas, la secuencia de componentes interconectadas y de alguna manera, la instrumentacin empleada. La Sociedad de Instrumentistas de Amrica (ISA por sus siglas en ingles Instruments Society of America) publica normas para smbolos, trminos y diagramas que son generalmente reconocidos en la industria. Este capitulo esta basado en esas normas y ayudara a utilizar e interpretar los smbolos utilizados en el control de procesos.


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Tabla 4: Smbolo de instrumentos de control y medidas

Los smbolos indican la posicin en que estn montados los

instrumentos. Los smbolos con o sin lneas nos ind ican esta informacin. Las lneas son variadas como son: una sola lnea, doble lnea o lneas punteadas.

Las lneas punteadas indican que el instrumento esta mondado en la parte posterior del panel el cual no es accesible al operador.

Identificacin del Instrumento Los instrumentos son generalmente identificados por nmeros en una etiqueta. El nmero de la etiqueta identifica (1) la funcin en el proceso y (2) el lazo de control en el cual est localizado. La figura de abajo indica cmo las letras y los nmeros son seleccionados y agrupados para lograr una rpida identificacin.

Figura 48: Tarjeta (TAG) de identificacin de instr umentos La funcin o variable de proceso puede ser fcilmente asociada con el tipo de medicin hecha en el proceso. As, el FRC (Flow Record er 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 combinacin de estos nombres. En la figura su muestra la tabla con las letras correspondientes a cada termino.


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Tabla 5: Letra identificatoria de variables de procesos industriales

Numero de identificacin de los instrumentos o nme ros TAG

EJEMPLO NMERO DE IDENTIFICACIN (NMERO TAG)

TIC 103 Identificacin del instrumento

TIC T IC 103

Identificacin de funciones Variable del proceso Caractersticas tcnicas del instrumento Nmero correlativo del lazo de control

El nmero de lazo del instrumento puede incluir informacin codificada, tal como la designacin del rea de la planta que lo designe. Esto tambin es posible para series especficas de nmeros para designar funciones especiales.


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6.4.- Smbolos de Lneas La sismologa de lneas representa la informacin nica y critica de los diagramas de instrumentacin y tuberas. Las lneas indican la forma en que se interconectan los diferentes instrumentos as como las tuberas dentro de un lazo de control. Las lneas pueden indicar diferentes tipos de seales como son neumticas, elctricas, pticas, seales digitales, ondas de radio etc.

Figura 49: Smbolo de lneas y seales de instrumentacin


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Se sugieren las siguientes abreviaturas para representar el tipo de alimentacin (o bien de purga de fluidos):

AS = Alimentacin de aire. ES = Alimentacin elctrica. GS = Alimentacin de gas. HS = Alimentacin hidrulica. NS = Alimentacin de nitrgeno. SS = Alimentacin de vapor. WS = Alimentacin de agua.

Figura 50: Smbolos de Vlvulas y Actuadores

Figura 51: Ejemplos de aplicacin de los smbolos d e instrumentacin


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6.4.- Ejemplos de aplicacin de los smbolos de ins trumentacin 6.4.1.- Ejemplo: Control del nivel de lquido en un estanque

Figura 52: Control simple de nivel de un estanque Se identifica el lazo de control con el nmero 102. El nivel del lquido en el estanque es controlado por la operacin automtica de una vlvula dispuesta en la tubera de salida. El sensor es un Transmisor de nivel (LT) que genera una accin mecnica sobre un sistema controlador (LC) de cierre o apertura de la vlvula. 6.4.2.- Ejemplo: Control del temperatura de un lqu ido en un intercambiador de calor

Figura 52: Control simple de temperatura de un intercambiador de calor El nivel de temperatura del lquido en el estanque es controlado por la operacin automtica de una vlvula dispuesta en la tubera de entrada del vapor recalentado. El sensor es un Transmisor de temperatura (TT) que genera una accin mecnica sobre un sistema controlador (TC) de cierre o apertura de la vlvula.


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6.4.3.- Ejemplo: Sistema de produccin del producto C a partir de las materias primas A y B. Se utiliza un reactor endot rmico continuo.

Figura 53: Diagrama de un proceso sin los smbolos de instrumentacin Solucin de control y su diagrama instrumental P&D

Figura 54: Diagrama PID del sistema reactor


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6.4.4.- Ejemplo: Sistema de aire

Figura 55: Diagrama PID de un generador de aire comprimido

6.4.5.- Ejemplo: Columna de destilacin

Figura 56: Diagrama PID de un subsistema de destilacin


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6.4.6.- Intercambiador de calor

Figura 57: Diagrama PID de un intercambiador de calor 6.4.7.- Ejemplo: Proceso seccin de molienda tpica .

Figura 58: Proceso tpico de molienda de un sistema minero


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Figura 59: ESTRATEGIA A: Control directo clsico Figura 60: ESTRATEGIA B: Control directo utilizando una combinacin entre nivel de pozo y porcentaje de slidos del reb alse


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Figura 61: ESTRATEGIA C: Control de densidad actuando sobre el tonelaje. Figura 62: ESTRATEGIA D: Control de densidad mediante adicin de agua al pozo.


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Figura 63: ESTRATEGIA E: Control de densidad utilizando el tonelaje. Figura 64: ESTRATEGIA F: Control de flujo msico de pulpa en alimentacin a ciclones.

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