Principios de Instrumentacic3b3n Sc3admbolos Automatizacic3b3n y Regulaciones

7/26/2019 Principios de Instrumentacic3b3n Sc3admbolos Automatizacic3b3n y Regulaciones

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James Robles

Departamento de Instrumentacin

Huertas College

Principios de InstrumentacinSmbolos, Automatizacin & Regulaciones


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James Robles, Departamento de Instrumentacin, Huertas College

En esta presentacin:P & IDs (Piping & Instrumentation Diagrams) Y PFDs

Simbolos de Instrumentacin

Automatizacin de Procesos y Control Automtico Control Manual

Control Automtico Trminos de Automatizacin de Procesos

Variable Manipulada y Variable Controlada

Valor Deseado, Seal de Control, Error, Lazo de Control y Feedback

Controlador Discreto

Sistema de Control Distribuido (DCS) PLC (Programmable Logic Controller) Estandares Industriales: NIST, ISA, ANSI, ASME, ISO, DIN, etc.

Agencias Reguladoras: OSHA, FDA, EPA, etc. y su impacto a la

profesin de Instrumentacin


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Piping & Instrumentation Diagrams (P & IDs):Los planos de construccin y operacin de los sistemas

y procesos de istrumentacin se manifiestan en dibujosllamados P&ID (Piping and Instrumentation Diagrams)

Estos P&IDsson utilizados tanto para la construccin

como el mantenimiento de sistemas de procesosindustrialesEl estndar mas utilizado para representar los dibujos se

basan enANSI/ISA 5.1Este estndar define la figura a utilizarse para

representar los instrumentos y los conectores entreestos

Adems del P & ID, existe un tipo de diagrama massencillo llamado PFD Process Flow Diagram. Este tipo

de dibujo omite medidas de tuberas y detalles.


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Smbolos de Instrumentacin:

El smbolo utilizado para representar los instrumentosde medicin es un crculo

Puede ser un transmisor, un indicador, un controlador,un recorder, etc.

Dentro de este circulo est la informacin bsica de esteinstrumento

Se describe la informacin de: La variable fsica

Funcin del instrumento: Transmisor, Indicador,Controlador, Vlvula de Control, etc.

Modificador del instrumento: Diferencial, etc. Nmero de Secuencia nica


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Ejemplo:

VariableFsica

Funcin

Nmero deSecuencia

PT

1


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Smbolos Comunes de Dispositivos Primarios

Analizador Nivel Temperatura Presin Que Significa?

Indicador Solamente

TransmisorSolamente

Transmite e Indica

Transmisor Diferencialque Transmite e Indica

Otros Ejemplos:

Valvula con Actuador

Valvula Solenoide

Variador de Velocidad

Interruptor Manual

Limit Switch (Normalmente Cerrado)

Limit Switch (Normalmente Abierto)

Switch de Vibraciones

Switch de Presion

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Donde

Que

Instaladoen el

Campo

Instalado enPanel/Pantalla

Instalado enrea Remota

Instaladoen rea

Inaccesible

Instrumentos o

Dispositivos

Imgenes enPantalla

Funciones deComputadora

Funciones deDCS o PLC

Mas Comunes

Usado en Algunos Casos

Usado en Pocos CasosUsado Slo en Casos Especiales

No Usado Casi Nunca

NOTASClasificacin

Simbolos de Instrumentacin y Control

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8/39



Smbolos de Instrumentacin: Dispositivos de Instrumentacin:

PT

1

Variable Funcin

Nmero Identificador


9/39




PT

1

Variable Funcin

Nmero Identificador

Instalado en Panel


10/39




PT

1

Variable Funcin

Nmero Identificador

rea Remota


11/39




PT

1

Variable Funcin

Nmero Identificador

rea Inaccesible


12/39




PT1 TT1 FT1 LT1

PressureTransmitter

TempertureTransmitter

FlowTransmitter

LevelTransmitter


13/39




PI6 TI19 FI145 LI2

PressureIndicator

TempertureIndicator

FlowIndicator

LevelIndicator


14/39




PIT6 TIT19 FIT145 LIT2

PressureIndicating

Transmitter

TempertureIndicating

Transmitter

FlowIndicating

Transmitter

LevelIndicating

Transmitter


15/39




PIC6 TIC19 FIC145 LIC2

PressureIndicatingController

TempertureIndicatingController

FlowIndicatingController

LevelIndicatingController


16/39



Proceso

Hidrulica

Seal Neumtica

Tubo Capilar

Seal Electrnica

Electromagnctica, Ultrasnica Radioactiva

Smbolos de Instrumentacin: Tipos de Lneas:


17/39



Vlvula de Diafragma

Vlvula de Bola

Vlvula de Cua

Vlvula de Mariposa

Vlvula de CotejoCheck Valve

Vlvula de Globo

Vlvula de Aguja

Vlvula de ngulo

Vlvula de 3 Vas

Smbolos de Instrumentacin: Vlvulas de Control:


18/39



Vlvula de CotejoCheck Valve

Smbolos de Instrumentacin: Vlvulas de Control:

Vlvula de ngulo de Diafragma

Vlvula de Globo de Diafragma

Vlvula de Aguja de Diafragma

Vlvula de 3 Vas

Vlvula de Bola de Pistn

Vlvula de Mariposa de Pistn


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Smbolos de Instrumentacin: Vlvulas de Control: Las vlvulas de control se representan con la letra Y

Esta letra se ubica como funcin, luego de la letra

que representa la variable fsica

LY2

Level

ControlValve

FY7

Flow

ControlNeedle Valve

PY

4

LY

9PressureControl

Globe Valve

LevelControl

Ball Valvew/Piston Actuator

TY

15Temperature

ControlAngle Valve


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Smbolos de Instrumentacin: Convertidor de Corriente a Presin

Las vlvulas de control operan con presin e airecomprimido. Para convertir una seal de control (en

mA) a presin (en psi) se utiliza un instrumentollamado I/P El smbolo utilizado para este instrumento es un

cuadrado

I / P5


21/39




I / P3

DCS

PT6

Transmisorde Presin

Convertidorde Presin aCorriente (I/P)

Vlvula de Controlde Presin

Lnea de SealNeumtica

Lnea de Proceso

Lneas de SealElectrnico

Inputs

Outputs

PY8


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Automatizacin de Procesos: Uso de mquinas, sistemas de control y tecnologa de

informacin para optimizar la productividad en la produccinde bienes y servicios de procesos industriales

Un ejemplo sera un transmisor de presin que enva su seal

al controlador (input- variable de proceso) Esta variable se compara con el valor deseado (setpoint),

entrado por el operador La diferencia entre la variable y el setpoint se llama el error

El controlador genera una seal de control (output) hacia elelemento final de control para corregir

A este arreglo de equipos para lograr controlar la variable sele llama Lazo de Control


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Automatizacin de Procesos:

Segmento de un sistema de control. Este segmentoconsiste de un instrumento para medir y transmitir lavariable, un sistema de control (DCS discreto) y un

elemento final de control. El objetivo del lazo de controles mantener la variable de proceso igual al valordeseado .

Lazo de Control:

Controlador

Transmisor

Vvula de

Control Proceso-+SetPoint

Variable de

Proceso

Output


24/39




Los lazos de control son controlados por dispositivosllamados controladores (controllers)

Estos controladores pueden ser discretos (manejan unlazo de control) o pueden ser distribuidos (manejancantidades grandes) de lazos de control

En ambos casos, el controlador comprara la variable deproceso (input)con el valor deseado y genera unasealde control (output)


25/39



I / P3

DCS

PT6

Transmisorde Presin




Lnea de Proceso


Inputs

Outputs

PY8

Estacin de

Operador



26/39



I / P3

PT6

Transmisorde Presin




Lnea de Proceso


PY8


ControladorDiscreto

A M

M SP O100%

50%

0%


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Los sistemas de control se encargan de controlar lazos decontrol individuales (discretos) o centralizados (DCS)

Los lazos de control tienen dos modos: Modo Manual Lazo Abierto - Es el modo donde el

operador (persona) controla manualmente el elementofinal de control. El operador es quien compara la variablede proceso con el valor desado y genera manualmente unoutput hacia el elemento final de control.

Modo Automtico Lazo Cerrado - Es el modo donde elsistema de control automticamente genera una seal decontrolmediante algoritmos programados hacia elelemento final de control. El operador se encarga de

seleccionar el valor desado de ese lazo de control.

d


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Variable que se modifica para lograr que se mantengaen su valor la variable controlada. La variablemainpulada puede estar en cualquier valor siempre ycuando la variable controlada est en el valor deseado.

Variable que se desea mantener constante o en elvalor deseado. Esta variable se controla por medio dela variable manipulada.La variable controladafinalmente es la que ser utilizada para ser el (input)del lazo de control.


Variable Controlada:

Variable Manipulada:

d


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Valor de la variable que se desea mantener constantepara cumplir con el proceso. Este valor es que la variablecontrolada debe seguir. Este valor puede ser ingresadapor el operador puede provenir de otro lazo (cascada).

Automatizacinde Procesos: Valor Deseado:

Seal de Control:

Seal de correcin resultante del sistema de control. Es

el output del control como tal. Esta seal alimenta alelemento final de control.

d


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Es un controlador maneja un input (variable deproceso), un valor deseado (setpoint) y genera unoutput (seal de control)


Error:

Controlador Discreto:

Diferencia aritmtica entre el valor deseado y lavariable de proceso.

d


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Sistema de control que recibe datos (inputs y outputs)

discretos del campo y genera (outputs) discretos haciael campo. Utiliza programacin lgica para lograrejecutar secuencias, temporizadores (timers),contadores (counters), etc.


DCS (Distributed Control System):

PLC (Programmable Logic Controller):

Sistema de control capaz de manejar mltiples lazos decontrol. Contiene un procesador centralizado, pero escapaz de distribuir sus datos a diferentes reas como

estaciones de operacin, estaciones de ingeniera yestaciones de mantenimiento.

d


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I / P3

DCS

PT6

Transmisorde Presin




Lnea de Proceso


Inputs

Outputs

PY8


DCS (Distributed Control System):

d


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PLC (Programmable Logic Controller):

I

n

p

u

ts

CountersOu

t

p

u

t

s

PLCTimers

Logic

L

evelSwitchVlvula

Solenoide1001

Program

P d I


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PLC, del ingls, "Programmable Logic Controller" o Controlador

Lgico Programable. Originalmente orientados a lgica discreta

o booleana (interruptores, switches o contactos).

DCS, del ingls, Distributed Control System, o Sistema de

Control Distribudo. Como una evolucin de los

"controladores" discretos, es un sistema que es programado en

forma centralizada, pero que su lgica se ejecuta en forma

distribuida en equipos anlogos (4-20 mA, digital).

DCS vs PLC

P i i i d I i


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Hoy por hoy, los equipos se parecen mucho, y difieren en las

formas de Programacin/ejecucin:

DCS: Se configura centralizadamente, y el cdigo se ejecuta

en forma distribuida. Al menos en dos componentes: el

controlador que ejecuta la lgica y el HMI que realiza las

funciones de visualizacin y registro.

PLC. Su configuracin se ejecuta en el controlador o PLC.

Requiere de una programacin separada para realizar las

funciones de interface de operador: visualizacin, registro,etc.

DCS vs PLC

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Estndares de la Industria:

ISAInternational Society of Automation

IEEEInstitute of Electrical and Electronics Engineers

NECNational Electric Code

ASMEAmerican Society of Mechanical Engineers

ANSIAmerican National Standards Institute

NISTNational Institute of Standards and Technology

RoHSRestriction of Hazardous Substances Directive

IEC - International Electrotechnical Commission

NACENational Association of Corrosion Engineers

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Estndares de la Industria:

ISOInternational Organization for Standardization

DINDeutshe Institut fr Normung

ULUnderwriters Laboratories

APIAmerican Petroleum Institute

CGACompressed Gas Association

FPSFluid Power Society

CIAPRColegio de Ingenieros y Agrimensores de PR

CPEPRColegio de Peritos Electricistas de PR

CEMarca de la Comunidad Europea

P i i i d I t t i


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Agencias Reguladoras:

FDAFood and Drud Agency

OSHAOccuational and Safety Hazard Agency

EPAEnvironmental Protection Agency

PROSHAPuerto Rico OSHA

JCAJunta de Calidad Ambiental

DOTDepartment of Transportation

FCCFederal Communications Comision

P i i i d I t t i


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