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Technical Documents - Documentos Técnicos: instrumentación industrial

Sociedad Americana de Instrumentos - Normas

1. Cobertura

1.1. Generalidades.

1.1.1 La finalidad de esta norma es establecer un medio uniforme de designar instrumentos y sistemas de instrumentos usados para medición y control. A este fin, se presenta un sistema de designación el cual incluye símbolos y un código de identificación.

1.1.2 Se reconocen las necesidades diferentes de procedimientos establecidos de varias organizaciones, cuando no resultan inconsistentes con los objetivos de la norma, proporcionando métodos alternos de simbolismos. Se ofrece un número de opciones para agregar información o simplificar el simbolismo, si se desea.

1.1.3 Los símbolos de equipos de proceso no forman parte de esta norma, pero se han incluido solo para ilustrar aplicaciones de símbolos de instrumentación. 1.1.4 Si un dibujo dado, o juego de dibujos, usa símbolos gráficos que sean similares o idénticos en forma o configuración y que tengan diferente significado por haber sido tomados de normas diferentes, se tomaran las medidas adecuadas para evitar una mala interpretación de los símbolos usados. Estos pasos pueden ser el usar notas de precaución o notas de referencia, gráficos de comparación que ilustren y definan los símbolos en conflicto, u otros medios apropiados. Este requisito es especialmente crítico si los símbolos gráficos usados, siendo de disciplinas diferentes, representan dispositivos, conductores, líneas de flujo o señales cuyos símbolos, si se interpretan erróneamente, podrían ser peligrosos al personal o causar daños al equipo.

1.2 Aplicación a las industrias

1.2.2 Ciertos campos, tales como astronomía, navegación y medicina, usan instrumentos muy especializados que son diferentes a los instrumentos convencionales de los procesos industriales. No se hizo un esfuerzo específico para hacer que la Norma cubriera los requisitos de esos campos. Sin embargo, se espera que la Norma ha de ser lo bastante flexible para cubrir muchas de las necesidades de campos especiales.

1.3 Aplicaciones a las actividades de Trabajo

1.3.1 La Norma resulta apropiada para usarse siempre que se requiera una referencia a un instrumento. Tales referencias pueden ser requeridas para los siguientes usos al igual que para otros: Diagramas de flujo, proceso y mecánico

Diagramas de sistemas de instrumentación

Especificaciones, órdenes de compra, manifiestos y otras listas

Dibujos de Construcción

Papeles técnicos, literatura y estudios

Marcación de instrumentos

Instalación, instrucciones, dibujos y registros de operaciones, instalación y mantenimiento.

1.3.2 Se pretende que la Norma proporcione suficiente información para permitir a cualquiera que lea un diagrama de flujo y tenga un grado razonable de conocimientos de planta entender los medios de medición y control del proceso sin tener que irse a los detalles de instrumentación que requieren los conocimientos de un especialista en instrumentos.

1.4 Alcance de la Identificación Funcional

La Norma prevée la identificación y simbolización de las funciones claves de un instrumento. Los detalles completos del instrumento se dejan para ser descritos en una especificación, hoja de datos u otro documento apropiado previsto para las personas interesadas en tales detalles.

1.5 Alcance de la Identificación de Cuadro

La Norma cubre la identificación de un instrumento y todo los otros instrumentos asociados con éste en un cuadro. El usuario queda libre de aplicar identificación adicional --por numero serial, número de planta, o de otra forma-- como considere necesario para distinguirlo entre los proyectos, o para cualquier otro fin.

2. Definiciones

Para los fines de esta Norma, aplican las siguientes definiciones. Una definición que hace referencia a otro documento ha sido modificada a partir de una definición dada en ese documento para corresponder al formato de esta Norma. Los términos en itálica en una definición son también definidos en esta sección. Cuando se dan ejemplos, la lista no pretende incluir todas las partes.

Alarma: Un dispositivo que señala la existencia de una condición anormal por medio de un cambio discreto sonoro o visual, o ambos, con el fin de atraer la atención. Balón: El símbolo circular usado para denotar un instrumento o la identificación de un instrumento.

Detrás del tablero: Un término aplicado a una ubicación la cuál (1) está dentro de un área que contiene el tablero, o de otra forma no es accesible al operario para su uso normal, y (3) no esta designado como local.

Tablero: Una estructura que tiene un grupo de instrumentos montado sobre sí y que se ha escogido para tener una designación individual. El tablero puede consistir de uno o más paneles, cubículos, mesas o estantes componentes.

Montado en tablero: Un término aplicado a un instrumento que esta montado en un tablero y el cuál es accesible al operario para su uso normal.

Relé de computación: Un relé que realiza uno o más cálculos o funciones lógicas, o ambas, y envía una o más señales resultantes de salida.

Controlador: Un dispositivo que tiene una salida que puede ser variada para mantener una variable controlada a un valor específico o dentro de limites específicos o para alterar la variable en una manera específica.

Un controlador automático varia automáticamente en respuesta a una entrada directa o indirecta de una variable de proceso medida. Un controlador manual es una estación de carga manual, y su salida no depende de una variable de proceso medida pero puede ser variada solo por ajuste manual.

Un controlador puede estar integrado con otros elementos funcionales de un cuadro de control. (Ver la tabla 1.

Estación de Control: Una estación de carga manual la cuál también proporciona conmutación entre modos de control manual y automático de un cuadro de control. También se conoce como una estación auto-manual y una estación auto-selectora.

Válvula de control: Un dispositivo, distinto de una válvula común operada a mano tipo conectado-desconectado (on-off), el cuál manipula directamente el flujo de uno o más corrientes de proceso fluido. En algunas aplicaciones, se conoce comúnmente con atenuador o rejilla. (Ver la tabla 1.

Se espera que el uso de la designación de válvula de control a mano se limite a válvulas actuadas a mano las cuales (1) se usen para regulación (estrangulación) de proceso, o (2) son válvulas especiales para fines de control y que han de especificarse por un grupo de instrumentación o ingeniero de instrumentos.

Convertidor: Un dispositivo que recibe información en forma de una señal de instrumento, altera la forma de la información, y envía una señal resultante de salida. Un convertidor es una forma especial de relé.

Un convertidor se conoce también por transductor (convertidor), aunque transductor es un término completamente general y sus uso específicamente para conversión de señales no se recomienda.

Elemento final de control: El dispositivo que directamente cambia el valor de la variable manipulada de un cuadro de control.

Función: El propósito de o la acción realizada por un dispositivo Identificación: La secuencia de letras o dígitos o ambos usados para designar un instrumento o cuadro individual.

Instrumento: Un dispositivo usado directamente o indirectamente para medir o controlar una variable o ambos. El término incluye válvulas de control, válvulas de desahogo y dispositivos eléctricos tales como anunciadores y botones de presionar.

El término no aplica a partes, por ejemplo, un fuelle receptor o una resistencia, los cuales son componentes internos de un instrumento.

Local: La ubicación de un instrumento que no está dentro, ni detrás de un tablero. Los instrumentos locales están comúnmente en las cercanías de un elemento primario o un elemento final de control.

Tablero local: Un tablero que no es un tablero central o principal. Los tableros locales están comúnmente en las cercanías de subsistemas o sub-áreas de plantas.

Cuadro: Una combinación de uno o más instrumentos interconectados dispuestos para medir o controlar una variable de proceso, o ambos.

Estación de carga manual: Un dispositivo que tiene una salida ajustable manualmente y que se usa para actuar en uno o más dispositivos remotos. Si bien los dispositivos remotos pueden ser elementos controladores, la estación no proporciona conmutación entre los modos de control manual y automático de un cuadro de control. (Ver controlador y estación de control). La estación puede tener manómetros, luces u otras características integrales. También se conoce como estación manual o un cargador manual remoto.

Medición: La determinación de la existencia o magnitud de una variable. Los instrumentos de medición incluyen todos los dispositivos usados directamente o indirectamente para este propósito.

Luz piloto: Una luz que indica cual de un numero de condiciones normales de un sistema o dispositivo existen. No es igual que una luz de alarma, que indica una condición anormal. La luz piloto se conoce también como luz monitora.

Elemento primario: Aquella parte de un cuadro o de un instrumento que detecta primero el valor de una variable de proceso, y que asume un correspondiente predeterminado e inteligible estado o salida. El elemento primario puede estar separado o integrado con otro elemento funcional de un cuadro. El elemento primario también se conoce como detector o sensor.

Proceso: Cualquiera operación o secuencia de operaciones que implica un cambio de estado de energía, de composición, de dimensión o de otra propiedad que pueda ser definida con respecto a un punto de referencia.

El término proceso se usa en esta Norma para aplicarse a todos los variables distintos de señales de instrumentos.

Variable de Proceso - cualquiera propiedad variable de un proceso.

Relé: Dispositivo que recibe información en forma de una o más señales de instrumento, modifica la información o su forma, o ambos, si se requiere, envía una o mas señales resultantes de salida, y no se designa como un controlador, un interruptor, o de otra forma. (ver también Relé de computación)

El termino relé es también aplicado específicamente a un interruptor eléctrico actuado remotamente por una señal eléctrica. Sin embargo, para los fines de esta Norma, el termino no esta tan restringido (ver la tabla 1).

El término también se aplica a las funciones realizadas por relés.

Muestreo: Analizar cada uno de un número de entradas intermitentes. Un dispositivo de muestreo puede proporcionar funciones adicionales tales como registro o alarma.

Interruptor: Un dispositivo que conecta, desconecta o transfiere uno o más circuitos y no está designado como controlador, relé o válvula de control (ver tabla 1)

Él termino es también aplicado a las funciones realizadas por los interruptores.

Telemetría: La práctica de transmitir la medición de una variable para lectura u otros usos. El término es más comúnmente usado aplicado a los sistemas de señales eléctricas.

Punto de Prueba: Una conexión de proceso a la cuál está conectada permanentemente un instrumento, pero esta dispuesto para la conexión temporal, intermitente, o futura de un instrumento.

Convertidor: Un termino general para un dispositivo que recibe información en forma de una o más cantidades físicas, modifica la información o su forma o ambos, si se necesita y envía una señal resultante de salida. Dependiendo de la aplicación, el convertidor puede ser un elemento primario, un transmisor, un relé, un convertidor, u otro dispositivo.

Transmisor: Un dispositivo que detecta una variable de proceso por medio de un elemento primario y tiene a demás una salida cuyo valor de estado-estable varía solo como una función predeterminada de la variable de proceso. El elemento primario puede o no estar integrado al transmisor.

Bosquejo del Sistema de Identificación

A. Generalidades

- Cada instrumento será identificado primero por un sistema de letras usado para clasificarlo funcionalmente. Para establecer una identidad de cuadro para el instrumento, se agregará un número a las letras. Este número será, por lo general, común a otros instrumentos del cuadro del cuál este instrumento forma parte. Algunas veces se agrega un sufijo para completar la identificación del cuadro. El recuadro arriba ilustra un número típico de identificación para un controlador registrador de temperatura.

- El número identificador del instrumento puede incluir información codificada tal como designación de área de planta.

- Cada instrumento puede ser representado en diagramas por un símbolo. el símbolo puede ir acompañado de una identificación

B. Identificación funcional

- La identificación funcional de un instrumento ha de constar de letras de la tabla 1, incluyendo una primera letra, cubriendo la variable medida o iniciador, y una o más letras subsiguientes cubriendo las funciones del instrumento individual. Una excepción a esta regla es el uso de la letra L para denotar una luz piloto que no forma parte de un cuadro de instrumento, (ver tabla 1)

- La identificación funcional de un instrumento ha de hacerse de acuerdo a la función y no de acuerdo a la construcción, Así, un registrador de presión diferencial usado para medición de flujo ha de ser identificado como un FR. Un indicador de presión y un interruptor de presión conectado a la salida de un transmisor de nivel neumático serán identificados como LI y LS, respectivamente.

- En un cuadro de instrumentos, la primera letra de la identificación funcional ha de ser seleccionada de acuerdo a la variable medida o iniciador y no de acuerdo a la variable manipulada. Así, una válvula de control variando flujo de acuerdo a los dictados de un controlador de nivel es una LV, no una FV.

Las letras subsiguientes de la identificación funcional designan una o más lecturas o funciones pasivas o funciones de salida o ambas. Se puede, si se requiere, usar una letra modificadora, además de una o más letras subsiguientes. Las letras modificadoras pueden modificar a una primera letra otras letras subsiguientes, como sea aplicable.

- La secuencia de letras de identificación ha de comenzar con una primera letra. Las letras de lecturas o función pasiva han de seguir en cualquier secuencia, y las letras de función de salida seguirán a estas en cualquiera secuencia, excepto que la letra C (control) de salida ha de preceder a la letra V (válvula) de salida, por ejemplo: HCV, una válvula de control actuada a mano. Sin embargo, las letras modificadoras, si se usan, han de interponerse de tal forma que queden ubicadas inmediatamente después de las letras que modifican.

- Una designación identificadora de instrumento en un diagrama de flujo puede ser trazada con tantos balones identificadores como variables medidas o salidas haya. Así, un transmisor registrador de rata de flujo con un interruptor de relación de flujo puede ser identificado en un diagrama de flujo por dos círculos tangentes, uno inscrito FRT-3 y el otro FFS-3. El instrumento estaría designado FRT/FFS-3 para todos los usos en escrituras y referencias. Si se desea, sin embargo, el FFRT-3 abreviado puede servir para la identificación general o compra mientras que FFS-3 puede ser usado para los diagramas de circuitos eléctricos

Tabla Nº1

Significados de las letras de identificación

(1) Para cubrir las designaciones no normalizadas que pueden emplease repetidamente en un proyecto se han previsto letras libres. Estas letras pueden tener un significado como primera letra y otro como letra sucesiva. Por ejemplo, la letra N puede representar como primera letra el módulo de elasticidad y como sucesiva un osciloscopio.

(2) La letra sin clasificar X, puede emplearse en las designaciones no indicadas que se utilicen sólo una vez o un número limitado de veces. Se recomienda que su significado figure en el exterior del círculo de identificación del instrumento. Ejemplo: XR-3 registrador de vibración.

(3) Cualquier letra primera si se utiliza con las letras de modificación D (diferencial), F (relación) o Q (integración) o cualquier combinación de las mismas cambia su significado para representar una variable medida. Por ejemplo, los instrumentos TDI y TI miden dos variables distintas, la temperatura diferencial y la temperatura respectivamente.

(4) La letra A para análisis, abarca todos los indicados que no están cubiertos por una letra libre. Es conveniente definir el tipo de análisis al lado del símbolo en el diagrama de proceso.

(5) El empleo de la letra U como multivariable en el lugar de una combinación de primeras letras, es opcional.

(6) El empleo de los términos de modificaciones alto, medio, bajo, medio o intermedio y exploración es preferible pero opcional.

(7) El término seguridad, debe aplicarse sólo a elementos primarios y a elementos finales de control que protejan contra condiciones de emergencia (peligrosas para el equipo o el personal). Por este motivo una válvula autorreguladora de presión que regula la presión de salida de un sistema, mediante el alivio a escape de fluido al exterior, debe ser PCV, pero si esta misma válvula se emplea contra condiciones de emergencia, se designa PSV. La designación PSV se aplica a todas las válvulas proyectadas para proteger contra condiciones de emergencia de presión sin tener en cuenta si las características de la válvula y la forma de trabajo la colocan en la categoría de válvulas de seguridad, válvula de alivio, o válvula de seguridad de alivio.

(8) La letra de función pasiva vidrio, se aplica a los instrumentos que proporcionan una visión directa no calibrada del proceso.

(9) La letra indicación se refiere a la lectura de una medida real de proceso. No se aplica a la escala de ajuste manual de la variable si no hay indicación de ésta.

(10) Una luz piloto que es parte de un lazo de control debe designarse por una primera letra seguida de la letra sucesiva L. Por ejemplo, una luz piloto que indica un período de tiempo terminado se designará KL. Sin embargo, si se desea identificar una luz piloto fuera del lazo de control, la luz piloto puede designarse en la misma forma o bien alternativamente por una letra única L. Por ejemplo, una luz piloto de marcha de un motor eléctrico puede identificarse EL, suponiendo que la variable medida adecuada es la tensión, o bien XL , suponiendo que la luz es excitada por los contactos eléctricos auxiliares del arrancador del motor, o bien simplemente L. La actuación de la luz piloto puede ser acompañada por una señal audible.

(11) El empleo de la letra U como multifunción en lugar de una combinación en lugar de una combinación de otras letras, es opcional.

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

(13) Los términos alto, bajo, 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. Por ejemplo, una alarma de nivel alto derivada de una señal de un transmisor de nivel de acción inversa debe designarse LAH incluso aunque la alarma sea actuada cuando la señal cae a un valor bajo.

(14) Los términos alto y bajo, cuando se aplican a válvulas, o a otros dispositivos de cierre apertura, se definen como sigue:

• Alto: indica que la válvula está, o se aproxima a la posición de apertura completa.
• Bajo: denota que se acerca o está en la posición completamente cerrada.

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

• AS Alimentación de aire
• ES Alimentación eléctrica
• GS Alimentación de gas
• HS Alimentación hidráulica
• NS Alimentación de nitrógeno
• SS Alimentación de vapor
• WS Alimentación de agua

El símbolo se aplica también a cualquier señal que emplee gas como medio de transmisión. Si emplea un gas distino del aire debe identificarse con una nota al lado del símbolo o bien de otro modo. Los fenómenos electromagnéticos incluyan calor, ondas de radio, radiación nuclear y luz.

NORMA ISA S 5.3

La Norma ISA S5.3 tiene la finalidad de complementar los criterios de identificación y simbología ofrecida en la Norma ISA S 5.1; esta norma esta orientada a los sistemas de instrumentación basados en Computadores, mini computadores, controladores lógicos programables y microprocesadores que comparten un mismo sistema de presentación de la información.

Excepto por la información relacionada con las alarmas, la mayor parte de la información contenida en esta norma esta de una forma u otra contenida en al S 5.1. En efecto, las representaciones genéricas de funciones como las de conexiones por software o Softwiring, ya fueron representadas en las tablas y en las figuras mostradas.

En cuanto a las alarmas, y dada la variedad de alarmas ofrecidas por los modernos sistemas de control distribuido, la norma S 5.3 especifica que se debe indicar el tipo de alarma en las cercanías del símbolo del indicador o controlador situado en el DCS. Reconoce las alarmas de alta H; de baja L; de velocidad de cambio: dp/dt en caso de presión, dT/dt en caso de temperatura, de desviación del punto de ajuste: en caso de presión PD, en caso de temperatura TD.

Definiciones y Abreviaturas

Accesible: Una característica del sistema que significa que el sistema es visible por la interacción con el operador y permite a este cambios en el set point, transferencia auto / manual o acción on/off.

Transferible ( Asignable ): Esta característica permite al operador cambiar o dirigir una señal desde un dispositivo a otro, sin tener que cambiar cables, esto es, mediante suiches o comandos al sistema, a través de la consola.

Interfase de Comunicaciones ( Comunication Link ): El computador para el control es un dispositivo en el cual acciones de control y/o indicación son generadas para ser utilizadas por otros dispositivos. Si otro dispositivo de control es utilizado en la comunicación, el computador normalmente se comporta o funciona jerárquicamente sobre los otros dispositivos de control.

Sistema de control por Computadora (computer Control System): Un sistema en el cual toda la acción de control tiene lugar dentro del computador. Computadores simples o redundantes pueden ser utilizados.

Configuración: Una característica del sistema que permite seleccionar mediante comandos la estructura básica y las características de un dispositivo o sistema, tales como algoritmos de control, formatos de pantalla o terminaciones de entrada / salida.

Sistema de Control Distribuido (Dustributed Control System): Tipo de instrumentación (dispositivo de entrada / salida, dispositivos de control y dispositivos de operación)que además de ejecutar las funciones de control regulatorio también permiten la transmisión de control, medición e información de operación a y desde una o varias localizaciones mediante una interfase de comunicaciones.

Controlador Compartido (shared Controller): Es un dispositivo de control que poseer una cantidad de algoritmos pre-programados los cuales son recuperados, configurables y conectables y permiten al usuario usar estrategias de control definidas o funciones a ser implantadas. El control de las múltiples variables del proceso puede ser diseñado compartiendo la capacidad de un dispositivo de este tipo.

Pantalla compartida (shared Display): El dispositivo de la interfase del operador usada para mostrar señales y/o data en la modalidad de tiempo compartido, por ejemplo información alfanumérica y/o gráfica residen en la base de datos de donde son seleccionadas por el usuario.

Programas (software): Programas digitales, procedimientos reglas y documentación requerida para la operación y/o mantenimiento de un sistema digital.

Enlace de programas (software Link): La interconexión de los componentes del sistema a funciones por medio de programas o comandos.

Sistema de Control Supervisorio (supervisory Set Point Control System): La generación del set point y/o otra información de control por un sistema de control por computador para ser usado por un controlador compartido, pantalla compartida u otros dispositivos reguladores de control.

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