Universidad de Oriente

Núcleo de Monagas

Ingeniería de Sistemas

Cursos Especiales de Grado

Área: Automatización y Control de Procesos Industriales

Instrumentación de Control Industrial

Maturín/Monagas/Venezuela

SIMBOLOGIA. SIMBOLOGIA ISA. LETRAS DE INSTRUMENTACION

Seminario: Instrumentación de Control Industrial

Equipo: ERP

Augusta J. López R. C.I.:19.853.249

Nicolás H. Mekari L. C.I.:20.915.259

Tutor: Ing. Edgar Goncalves

Maturín, Octubre 2014

Índice

Introducción ............................................................................................................. 3

Marco Teórico ......................................................................................................... 4

1. Simbología en la Instrumentación de Control Industrial ................................ 4

2. Simbología ISA (International Society of Automation) ................................... 4

3. Letras de Identificación .................................................................................... 5

3.1 Resumen de Normas ISA-S5.1-84 (R-1992) .............................................. 5

3.2 Resumen de Normas ISA-S5.3-1983 .......................................................... 6

3.3 Resumen de Normas ISA-S5.4-1991 .......................................................... 7

3.4 Principales Notas Explicativas: ................................................................... 7

4. Ejemplos ........................................................................................................ 8

Discusión ................................................................................................................. 9

Conclusiones ......................................................................................................... 11

Bibliografía ............................................................................................................ 12

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Introducción

Como es bien sabido la instrumentación de control industrial, es un área de la ingeniería de sistemas que combina, a su vez, ramas como la automatización, la electrónica, la informática y sistemas de control. Dicha área tiene como principal objetivo el diseño y automatización de los procesos manufactureros de la mayor parte de las aéreas industriales.

En estos procesos industriales la mayoría de las veces son de diferentes naturalezas, ya que pueden dividirse ampliamente en diversas categorías, y los mismos tienen una prioridad en común la cual es que necesitan controlar, medir y mantener constantes algún tipo de magnitud, bien sea temperatura, flujo, la presión, el caudal, el nivel, la velocidad, la humedad, etc.

Debido a esto, dentro de la instrumentación de control industrial, se han establecido desde hace muchos años, diferentes simbologías que han permitido identificar las diferentes magnitudes de medición a nivel mundial, es decir, se ha establecido un lenguaje que proporciona la rápida captación e implementación de las múltiples unidades de medición que en la actualidad siguen existiendo y utilizando, además de que cualquier persona capacitada profesionalmente e incluso aquel individuo que no posea un título universitario puede ser capaz de identificar por lo menos aquellos más básicos como los de temperatura o nivel.

Uno de los principales organismos desarrolladores de estas diferentes normas y procedimientos establecidos requeridos para diferentes aplicaciones industriales es la ISA, denominado así por sus siglas en ingles, International Society of Automation (Sociedad Internacional de Automatización), la cual es una organización internacional sin fines de lucro que brinda diversos instrumentos de conocimiento para los profesionales en automatización, además de ser la principal entidad internacional desarrolladora de los diferentes patrones que sirven de referencia para determinar entre otros datos, la exactitud, rangos de trabajo, entre otros medios indispensables en las funciones industriales.

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Marco Teórico

1. Simbología en la Instrumentación de Control Industrial

Los instrumentos de control empleados en las industrias de proceso tales como la química, petroquímica, alimenticia, metalúrgica, energética, textil, papel, etc., tienen su propia tecnología. Los términos empleados definen las características propias de medida y de control y las estadísticas y dinámicas de los diversos instrumentos utilizados como inductores, registradores, controladores, transmisores y válvulas de control.

Como en otras disciplinas tecnológicas, el campo del control de procesos tiene muchos grupos de unidades, normas y definiciones para describir sus características, algunos de estos crean a veces confusión. En la medida que esta disciplina fue creciendo, se hicieron esfuerzos para estandarizar términos, de manera que los trabajadores profesionales en el control de procesos e instrumentación se pudieran comunicar en forma efectiva entre ellos y con los especialistas de otras disciplinas.

Para asegurar una comunicación técnica precisa entre individuos que trabajan con disciplinas técnicas es esencial el uso de un conjunto de unidades bien definidas para la medición. El sistema métrico de unidades proporciona tal comunicación y ha sido adoptado por la mayoría de las disciplinas técnicas, en el control de procesos, en particular, se usa un conjunto de unidades métricas (el cual fue desarrollado por una conferencia internacional) llamado el Sistema Internacional de Unidades que se mantiene por medio de un acuerdo internacional mundial de normalización.

La terminología empleada se ha unificado con el fin de que los fabricantes, los usuarios y los organismos o entidades que intervienen directa o indirectamente en el campo de la instrumentación industrial empleen el mismo lenguaje. Las definiciones de los términos empleados se relacionan con las sugerencias hechas por ANSI/ISA. La ISA (Instrumentation, System and Automation Society), la cual es una de las más importantes organizaciones de estandarización en el campo del control de procesos. En particular la ISA S5 especifica simbología de instrumentación.

2. Simbología ISA (International Society of Automation)

Para designar y representar los instrumentos de medición y control se emplean normas muy variadas que a veces varían de industria en industrias. Esta gran variedad de normas y sistemas utilizados en las organizaciones industriales indica la necesidad universal de una normalización en este campo. Varias

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sociedades han dirigido sus esfuerzos en este sentido, y entre ellas se encuentran, como más importante, la ISA (instrument Society of America) de la Sociedad de Instrumentos de Estados Unidos y la DIN alemana, cuyas normas tienen por objetivo establecer sistemas de designación (código y símbolos) de aplicación a las industrias químicas, petroquímicas, aire acondicionado, etc.

Hay que señalar que estas normas no son de uso obligatorio sino que constituyen una recomendación a seguir en la identificación de los instrumentos en la industria.

La norma ISA-S5.5 sirve como complemento a las normas ISA-S5.1 e ISA-S5.3 para proveer una integración cohesiva de la simbología gráfica y los diagramas de flujo de uso común en la industria.

El desarrollo tecnológico ha permitido la representación de procesos físicos mediante el uso de computadores y sistemas electrónicos avanzados utilizando tecnología de despliegue de video, los cuales permiten el monitoreo y control por parte del usuario (operador) de una operación en particular. Estos despliegues combinan símbolos gráficos y de texto.

El sistema tiene como finalidad facilitar una rápida comprensión por parte del usuario de la información que es presentada a través de despliegues y permite establecer uniformidad en los diferentes procesos industriales.

Puede ser utilizado en las industrias químicas, petrolera, generación de energía, aire acondicionado, metalúrgica, alimenticia, así como muchas otras, permitiendo el uso de de símbolos estándar usados comúnmente en diagramas de instrumentos y tuberías, diagramas lógicos, diagramas de flujo, etc.

Las características especiales de los símbolos que se describen mejoran el entendimiento de los procesos, estas características pueden ser usadas para indicar los estados de un proceso en particular: Video en reversa, parpadeo, intensidad de variación y código de color.

3. Letras de Identificación

3.1 Resumen de Normas ISA-S5.1-84 (R-1992)

A) Cada instrumento debe identificarse con un código alfanumérico o número de tag (tag number) que contenga el número de identificación del lazo. Una identificación representativa es la que observada en la figura N. 1. De la sección de ejemplo.

B) El número de las letras funcionales para un instrumento debe ser mínimo, no excediendo de cuatro. Para ello conviene: - Disponer las letras en subgrupos. Por ejemplo, un controlador de

temperatura con un interruptor de alarma puede identificarse con dos círculos, uno el TIC-3 y el otro TSH-3.

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- En un instrumento que indica y registra la misma variable medida puede omitirse la letra I (indicación).

C) La numeración de bucles puede ser paralela o serie. La numeración paralela inicia una secuencia numérica para cada nueva primera letra (TIC-100, FRC-100, LIC-100, AL-100, etc.). la numeración serie identifica los bucles de instrumentos de un proyecto o secciones de un proyecto con una secuencia única de números, sin tener en cuenta la primera letra del bucle (TIC-100, FRC-101, LIC-102, AL-103, etc.). La secuencia puede empezar con el número 1 o cualquier otro número conveniente, tal como 001, 301 o 1201 y puede incorporar información codificada tal como área de planta; sin embargo, se recomienda simplicidad.

D) Si un bucle dado tiene más de un instrumento con la misma identificación funcional, es preferible añadir un sufijo, ejemplo FV-2A, FV-2B, FV-2C, etc., o TE-25-1, TE-25-2, TE-25-3, etc. Estos sufijos pueden añadirse obedeciendo a las siguientes reglas: - Deben emplearse letras mayúsculas A, B, C, etc. - En un instrumento tal como un registrador de temperatura multipunto

que imprime números para identificación de los puntos, los elementos primarios pueden numerarse TE-25-1, TE-25-2, TE-25-3, etc.

- Las subdivisiones interiores de un bucle pueden designarse por sufijos formados por letras y números.

E) Un instrumento que realiza dos o más funciones puede designarse por todas sus funciones. Por ejemplo, un registro de caudal FR-2 con pluma de presión PR-4 puede designarse FR-2/PR-4. Un registrador de presión de dos plumas como PR-7/8; y una ventanilla de alarma para temperatura alta y baja como TAH/L-21.

F) Los accesorios para instrumentos tales como rotámetros de purga, filtros manorreductores y potes de sello que no están representados explícitamente en un diagrama de flujo, pero que necesitan una identificación para otros usos.

3.2 Resumen de Normas ISA-S5.3-1983

El objetivo de esta norma es documentar los instrumentos formados por ordenadores, controladores programables, miniordenadores y sistemas de microprocesador que disponen de control compartido, visualización compartida y otras características de interfase.

Los símbolos representan la interfase con los equipos anteriores de la instrumentación de campo, de la instrumentación de la sala de control y de otros tipos de hardware.

El tamaño de los símbolos debe ser conforme a la norma ISA-S5.1, a la que complementa.

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3.3 Resumen de Normas ISA-S5.4-1991

Los diagramas de lazos de control se utilizan ampliamente en la industria presentando en una hoja toda la información necesaria para la instalación, comprobación, puesta en marcha y mantenimiento de los instrumentos, lo que facilita la reducción de costes, la integridad de lazo, la exactitud y un mantenimiento más fácil del sistema.

3.4 Principales Notas Explicativas:

- Un aparato que conecta, desconecta o transfiere uno o más circuitos, puede ser un interruptor, un relé, un controlador “TODO-NADA” o una válvula de control, dependiendo de la aplicación.

- Se supone que las funciones asociadas con el uso de la letra sucesiva Y se definirá en el exterior del símbolo del instrumento cuando sea conveniente hacerlo así.

- Los términos: “alto”, “bajo” y “medio”, o “intermedio”, deben corresponder a valores de la variable medida, no a los de la señal, a menos que se indique de otro modo.

- Los términos “alto”, “bajo”, cuando se aplican a válvulas, o a otros dispositivos de cierre-apertura, se definen como sigue: “alto” indica que la válvula esta o se aproxima a la posición de apertura completa “bajo” denota que se acerca o esta en la posición completamente cerrada.

- La palabra “registro” se aplica a cualquier forma de almacenamiento de información que permite su recuperación por otros sistemas.

- El término “transmisor” se aplica a un instrumento que capta una señal de proceso a través de un sensor y la transmite de acuerdo con una función predeterminada de la variable de proceso, en una forma de señal de salida de instrumentos (neumática, electrónica o digital), mientras que un convertidor la recibe en una forma de señal de instrumentos y la convierte a otra forma de señal de instrumentos.

- La primera letra V, “vibración o análisis mecánico” se reserva para monitorización de maquinaria más que la letra A que está reservada para un análisis más general.

- La primera letra Y se usa para la monitorización de respuestas ligadas a eventos en lugar de estar ligadas al tiempo o a la programación de tiempo. La letra Y también puede significar presencia o estado.

- La letra de modificación K en cambio con una primera letra tal como L, T, W, significa una variación en el tiempo de la variable medida o indicadora. Por ejemplo, la variable WKIC puede representar un controlador de variación de pérdida de peso.

- La letra sucesiva K es una opción del usuario (letra Libra) para designar una estación de control, mientras que la letra sucesiva C se emplea para describir controladores manuales o automáticos.

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4. Ejemplos

Figura N.1: Identificación alfanumérica de instrumentos de control industrial.

Fuente: http://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=iVpN-Z9H0tUC&oi=fnd&pg=PT17&dq=variables+controladas+instrumentacion+y+

control+industrial&ots=NvOe0oWx-o&sig=yTNIdvNIiLnslOmrg8no7nHqLCY#v=onepage&q&f=false

Figura N.2 y 3: Símbolos generales de funciones o de instrumentos de control industrial.

http://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=iVpN-Z9H0tUC&oi=fnd&pg=PT17&dq=variables+controladas+instrumentacion+y+

control+industrial&ots=NvOe0oWx-o&sig=yTNIdvNIiLnslOmrg8no7nHqLCY#v=onepage&q&f=false

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Discusión

Los procesos industriales se caracterizan por mantener el control de la fabricación de cualquier productor, es decir, están directamente ligados con el proceso productivo de cualquier ámbito industrial hoy en día existente.

Dichos ámbitos de producción son muy extensos y variables ya que abarcan desde productos derivados del petróleo, productos alimenticios, aquellos generadores de algún tipo de energía, comprenden también la industria textil, siderúrgica, papelera, incluso aquellos procesos industriales que tengas que ver con los tratamientos térmicos, entre otros.

Por estas razones los procesos industriales se basan especialmente en el manejo, control y medición de cualquier magnitud conocida por el hombre hasta la actualidad, ya sea temperatura, nivel, presión, ph, espacio, humedad, conductividad, etc.

En la antigüedad estas actividades principales de los procesos de control eran manejadas a mano y de formas muy simples, a través de diferentes instrumentos de medición. Hoy en día gracias a los grandes avances tecnológicos, los procesos industriales han podido automatizarse, esto producto de los nuevos instrumentos de control industrial, los cuales permiten obtener los diferentes valores de precisión y exactitud necesarios para el óptimo desempeño de las grandes industrias de producción.

Estos instrumentos actúan como sistemas de control que permiten el mantenimiento de un variable a partir de la comparación de esa variable con el valor deseado, tomando en cuenta las diferentes variaciones producto de los agentes que interfieran durante el proceso. Dichos instrumentos de control industrial utilizados en los diversos ámbitos de producción (petrolero, textil, papel, alimenticios, entre otros) utilizan una cantidad de símbolos que dan origen una terminología estrictamente creada para que tantos las personas que emplean, elaboran o toman datos arrojados por los mismos, sean capaces de entender las diferentes magnitudes controladas dentro de los procesos industriales.

Las diferentes simbologías datan desde hace muchos años, aproximadamente desde la década de los treinta (30ta) y los cuarenta (40ta.); y cada sector industrial posee su propia gama de símbolos, los cuales sirven para el optimo entendimiento de las diferentes magnitudes que son necesarias manejar, controlar y medir, de acuerdo a la zona de producción en la que se empleen esta terminología.

Como se ha mencionado anteriormente dichas terminologías son independientes de acuerdo al proceso productivo que se pretenda desarrollar, por ende la creación de diversos símbolos puede en muchos casos crear confusiones, pero los mismos son manejados meramente por personal calificado, capaz de

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entender con exactitud la gran variedad de colores, figuras y símbolos desarrollados.

La creación de esta terminología se ha logrado unificar para que todos aquellos fabricantes, usuarios y los organismos o entidades que intervienen directa o indirectamente que están dentro del campo de la instrumentación de control industrial, puedan comunicarse a través de un mismo lenguaje, el cual es el mismo a nivel mundial.

Y una de las organizaciones fundadoras de las diversas simbologías actualmente empleadas en el sector en cuestión, es la organización ISA (International Society of Automation), la cual se ha encargado se del desarrollo de diferentes creaciones que van desde indicadores de color, figuras y símbolos, los cuales son los empleados como se menciono en los párrafos anteriores, para el manejo, control y medición de los diferentes procesos productivos que están presentes hoy en día a nivel mundial.

La nombrada organización ISA proporciona un conjunto de normas, a partir de las cuales los instrumentos de medición fueron diseñados para proporcionar las diferentes escalas y terminologías de valores arrojados por los mismos.

Por ende gracias al desarrollo de toda esta extensa variedad de símbolos que constituyen una terminología, es que los diversos ámbitos de producción industrial se han podido acoplar unos con otros permitiendo la precisa captación de los resultados manejados, medidos y controlados por los instrumentos de control industrial.

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Conclusiones

Gracias al progresivo crecimiento de los procesos de control industrial, los instrumentos utilizados se vieron en la necesidad de ser actualizados con forme a la demanda y el avance tecnológico lo permitía, debido a esto los términos utilizados para el control, manejo y medición de las diferentes variables fueron cambiando también; contando con el apoyo de diferentes organismos internacionales que dieron comienzo a una nueva etapa en la instrumentación de control industrial.

Como es mencionado a lo largo del trabajo de investigación, de acuerdo al sector del proceso productivo bien sea textil, agropecuario, petroquímico, entre otros, las terminologías utilizadas son diferentes, por esta razón gracias a la organización internacional ISA, se fueron creando símbolos o figuras, así como también gamas de colores que unifican todos estos sectores productivos con respecto a la instrumentación de control industrial.

Por ende se puede señalar, teniendo en cuenta, que como bien es sabido los instrumentos a utilizar no son los mismos en los diferentes ámbitos industriales, las terminologías fueron estructuradas de manera tal que cualquier individuo empleador, creador, o en general aquella persona capacitada que obtenga algún tipo de beneficio producto del manejo de un instrumento de control industrial sea capaz de entender, manejar y controlar todos aquellos valores necesarios para el optimo desarrollo de sus actividades a través de estos instrumentos.

Muchas de estas terminologías son incluso manejas por la mayoría de las personas, como por ejemplo la temperatura, la cual somos capaces de medir a través de un termómetro que vendría siendo en nuestro caso el instrumento de control utilizado.

Podemos concluir entonces que gracias al avance de la tecnología y al apoyo de la International Society of Automation (ISA), hoy en día es mucho más fácil la capitación, estudio, manejo y desarrollo de los diversos valores que se obtienen al estudiar una magnitud medible por los diferentes y instrumentos de control industrial.

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Bibliografía

Cerus, A. (2011), Instrumentación Industrial [Libro en línea]. Consultado el 26 de septiembre de 2014 en: http://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=iVpN-Z9H0tUC&oi=fnd&pg=PT17&dq=variables+controladas+instrumentacion+y+control+industrial&ots=NvOe0oWx-o&sig=yTNIdvNIiLnslOmrg8no7nHqLCY#v=onepage&q&f=false

Enríquez, G. (2012), El ABC de la instrumentación en el control de procesos industriales [Libro en línea]. Consultado el 26 de septiembre de 2014 en: www.googleacademico.com

Quintero, J. Cuicas, H. (1986). Símbolos Gráficos para el despliegue de procesos Norma ANSI/ISA-S5.5-1985 [Programa de computación]. American National Standard.