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República Bolivariana de Venezuela Universidad Simón Bolívar Departamento de Procesos y Sistemas Sistemas de control II – PS-2316

NORMAS ISA

Gerardo Santana 05-38927 Pedro Silva 05-38953

Sartenejas, 4 de diciembre del 2009 1

ÍNDICE Pag. Introducción…………………………………………………………………………………………………………………………….. 3 Normas Isa……………………………………………………………………………………………………………………………….. 4 Propósito……………………………………………………………………………………………………………………... 4 Definiciones………………………………………………………………………………………………………………….. 4 Letras de Identificación………………………………………………………………………………………………… 5 Símbolos………………………………………………………………………………………………………………………. 6 Símbolos de Instrumentos y funciones…………………………………………………………….. 7 Operadores Matemáticos…………………………………………………………………………………. 7 Símbolos de conexión de instrumentos……………………………………………………………. 7 Símbolos de Sensores………………………………………………………………………………………. 8 Ejemplo de Plano ISA………………………………………………………………………………………………………………… 9 Reactor calentado por vapor……………………………………………………………………………………….. 9 Simbología del diagrama……………………………………………………………………………………………… 9 Instrumentos de medición del diagrama…………………………………………………………………….. 10 Proceso de control………………………………………………………………………………………………………. 11 Conclusión……………………………………………………………………………………………………………………………….. 12 Bibliografía………………………………………………………………………………………………………………………………. 13

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INTRODUCCIÓN

El objetivo de este trabajo es el conocimiento de la teoría y aplicación de las normas ISA en la expresión de diagramas de sistemas de control; es relevante destacar que la lectura normalizada de un plano por todos los profesionales es necesaria para un buen trabajo al momento de realizar una obra. Por ello la importancia de desarrollar un conjunto de normas internacionales que faciliten la correcta lectura de planos en cualquier lugar del mundo. En nuestro caso analizaremos un diagrama que representa un reactor calentado por vapor, donde se pueden apreciar dos lazos de control el primero encargado de regular la temperatura y el segundo el fluido que sale del reactor; para conseguir un diagrama general del sistema, que nos permita conocer el funcionamiento concreto de éste.

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NORMAS ISA: Propósito: Estas normas tienen como objetivo principal, representar el funcionamiento de un sistema a partir de un diagrama o plano, que posee un conjunto de símbolos utilizados para la designación de instrumentos de control y medición de señales que representan cada uno de los elementos de dicho sistema, con el fin de que puedan ser comprendidas de forma singular y de manera efectiva. Definiciones: · Accesible: Un término aplicado a un equipo o función que puede ser usado o visto por un operador con el propósito de ejecutar acciones de control. · Asignable: Un término aplicado a una estructura que permite la canalización (o direccionamiento) de una señal desde un aparato a otro sin necesidad de hacer cambios de cableado. · Configurable: Un término aplicado a un aparato o sistema cuyas características funcionales pueden ser seleccionadas o reiniciadas a través de programas u otros métodos. El concepto excluye cambios de cableado como alteración de la configuración. · Controlador Compartido: Un controlador que contiene algoritmos preprogramados que usualmente son accesibles, configurables y asignables. Permite que un número de variables de proceso sean controladas por un solo equipo. · Controlador Lógico Programable: Un controlador, usualmente con múltiples entradas y salidas, que contiene un programa alterable. · Conversor: Un aparato que recibe información de una manera de una señal de un instrumento y transmite una señal de salida en otra forma. · Detrás del Panel: Termino aplicado a un lugar que está dentro de un área que contiene (1) el panel de instrumentos, (2) su hardware es de bastidor montado, o (3) está encerrado dentro del panel. Los aparatos detrás del panel no son accesibles para uso normal del operador. · Digital: Un término aplicado a una señal o un instrumento que usa dígitos binarios para representar valores continuos o estados discretos. · Display Compartido: El equipo de interface con el operador usado para mostrar procesos de control de información desde un numero de fuentes al comando del operador. · Elemento de Control Final: El instrumento que controla directamente el valor de la variable manipulada de un circuito de control. · Estación de Control: Una estación de carga manual que también provee cambios entre modo de control manual y automático de un circuito de control. · Equipo de Computación: Un instrumento o función que ejecuta una o más operaciones lógicas o de cálculo, o ambas, y transmite una o más señales de salida resultantes. 4

· Medición: La determinación de la existencia o la magnitud de una variable. · Monitor: Un término general para un instrumento o sistema de instrumentos usados para medir o sensar el estado o magnitud de una o más variables a fin de derivar información de uso frecuente. · Panel: Una estructura que tiene un grupo de instrumentos montados encima, y aloja la interface operador – proceso, y está destinado a tener una designación única. · Panel Local: Un panel que no es el central o principal. · Programa: Una secuencia repetible de acciones que define el estado de salidas como una relación determinada a un set de entradas. · Punto de Prueba: Una conexión a la cual no hay instrumento permanentemente conectados, pero esta propuesto para la conexión temporal o intermitente de un instrumento. · Set Point: Una entrada variable que asigna el valor deseado de la variable controlada. · Repetidor: Un instrumento cuya función es pasar información en una forma original o en alguna forma modificada. · Sensor: La parte de un circuito o instrumento que primero detecta el valor de una variable de proceso, y que asume un estado de salida correspondiente, predeterminado e inteligible. · Transductor: Un término general para un instrumento que recibe información en forma de una o más cantidades físicas, modifica la información y/o su forma si es requerido, y produce una señal de salida resultante. · Transmisor: Un instrumento que detecta una variable de proceso por medio de un sensor y tiene una salida cuyo valor en estado estable varia solo como una función predeterminada de la variable de proceso. El sensor puede o no estar integrado con el transmisor. Letras de Identificación: La primera letra corresponde a la variable de entrada medida por el instrumento mientras que la segunda representa la acción realizada. Por ejemplo TT, representa un Transmisor de Temperatura. En la siguiente tabla se encuentra la variable y la acción para cada una de las letras de identificación.

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Tabla 1. Letras de identificación. Símbolos: Existe una gran variedad de símbolos que representan los distintos elementos que intervienen en los sistemas de control. Ellos se pueden clasificar como: instrumentos, de conexión, operadores matemáticos y sensores.

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Símbolos de instrumentos y funciones:

Tabla 2. Símbolos de instrumentos y funciones Operadores Matemáticos:

Tabla 3. Símbolos de operadores matemáticos. Símbolos de conexión de instrumentos:

Tabla 4. Símbolos de Líneas de conexión.

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Símbolos de Sensores:

Tabla 5. Símbolos de Sensores.

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EJEMPLO DE PLANO ISA:

Reactor calentador por vapor:

Figura 1. Plano ISA

Simbología del Diagrama: Representan los elementos de interconexión, de regulación, almacenamiento y los operadores matemáticos. En la siguiente tabla se muestran los elementos utilizados. Símbolo

Significado Conector de procesos lineales: procesos o instrumentos

conecta

Señal Neumática: se utiliza cuando la señal utiliza algún tipo gas como medio transporte. Si se usa un gas distinto de aire, puede ser identificado por una nota en el símbolo de la señal o de otra manera. Señal de tipo eléctrico Válvula de control: dispositivo que comúnmente es actuada manualmente en acciones ON OFF o semi actuada, que permite manipular el flujo o más procesos de fluidos Actuador neumático: indica que la acción del símbolo al que está conectado, maneja señales que manejan algún tipo de gas como medio de transporte. 9

Es un operador matemático, que muestra que la señal de salida, es la raíz cuadrada de la de entrada al bloque. Panel de orificio: es un dispositivo usado para medir la taza de flujo de fluido Simbología utilizada para instrumentos independientes montados en el campo y que no están al alcance del operador. Envase

Tabla 6. Simbología de elementos. Instrumentos de medición del diagrama: Con la implementación de las letras de identificación, se construyen los instrumentos de medición de variables, los cuales son ubicados dentro de una circunferencia. Los utilizados en el diagrama se encentran en la tabla 3.

Siglas FC

FO FR FT FV PY

TC TT TV

Significado Controlador de Caudal: controla la salida del lazo de un sistema realimentado de caudal, por ejemplo la salida de un regulador PID Taza de flujo por orificio o restricción Taza de fluido máximo Taza de fluido transmitido Taza de fluido por válvula Convertidor de presión: Un aparato que recibe información de una manera de una señal de un instrumento y transmite una señal de salida en otra forma. Control de Temperatura Transmisor de temperatura Válvula de temperatura Tabla 7. Instrumentos de Medición.

Proceso de Control:

Esta conformado por dos lazos, el primero de ellos (izquierda) se encarga de controlar la cantidad de vapor que calienta el reactor y el segundo (derecha), de regular el nivel de reactante que entra a la planta.

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Primer lazo: La válvula de control neumático (TV 301) regula la entrada de vapor al envase, la cual depende a su vez de la temperatura interna de dicho envase la cual es transmitida por TT 301 y controlada por TC 301, la cual es convertida a una señal de presión debido a (PY 301) para ser conectada nuevamente a la válvula de control neumático que controla el flujo de vapor. Segundo lazo: Se encarga de regular el caudal de reactante a la salida de la planta, por medio de una serie de dispositivos como el control de taza de fluido conectado en serie con una válvula de control neumático, que determina de acuerdo a la señal que recibe la cantidad de fluido a la salida del reactor. Para hacer que el sistema sea controlado y estable es necesario conectarse a una realimentación compuesta por un dispositivo ideado para medir el flujo por un orificio y de ahí a un transmisor que envía la señal neumática.

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CONCLUSIÓN Podemos concluir que la importancia de las normas ISA aplicadas al área de control radica en el hecho de que el conocimiento de la simbología correcta nos permite comprender el significado y funcionamiento de un sistema, así como diferenciar las etapas de los lazos de control y sus funciones entre las que se encuentran la de receptor, transmisor y controlador. Por otro lado, en particular en el sistema que analizamos el del reactor por calentamiento pudimos observar la numeración de los dos sistemas de control presentes en el diagrama, herramienta muy útil para la diferenciación de los lazos. Aunque esto puede ser analizado de igual forma observando la utilidad de cada uno de los elementos, esto se puede deducir de las letras presentes y su respectiva leyenda explicada en el marco de las normas ISA. De esta manera conseguimos dos lazos de control uno que regula la temperatura y otro el fluido de salida del reactor.

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BIBLIOGRAFIA

http://www.angelfire.com/mac/isaipn/index6.htm http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/PIPING/Normas%20%20%20%20.pdf http://www.mitecnologico.com/Main/NormaIsa http://www.alcion.es/PLANTAS/normas/normas.htm

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