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ANALISIS DE DIAGRAMAS PARA LA IDENTIFICACION DE INTRUMENTOS INDUSTRIALES
Tipo: Resúmenes
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SUBDIRECCIÓN DE OPERACIONES Y COMERCIALIZACIÓN COORDINACIÓN DE NORMALIZACIÓN
Primera Edición P.2.0401.02:2005 CN
Pemex Exploración y Producción (PEP) en cumplimiento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización (LFMN), publicada en el Diario Oficial de la Federación de fecha 01 de Julio de 1992 y reformada por Decreto por el que se reforman, adicionan y derogan diversas disposiciones de la LFMN publicada en el Diario Oficial de la Federación el 20 de mayo de 1997 y acorde con la facultad que le confiere la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Público y la Ley de Obras Públicas y Servicios Relacionados con las Mismas, para que expida sus normas y especificaciones técnicas, emite la presente especificación para que se aplique en el diseño de sistemas de instrumentación y control.
Esta edición cancela y sustituye a la Primera Edición P.2.0451.03:2000 UNT “Simbología e identificación de instrumentos”.
En la elaboración de esta especificación de proyecto participaron:
Subdirección de la Unidad de Perforación y Mantenimiento de Pozos.
Subdirección Región Norte.
Subdirección Región Sur.
Subdirección Región Marina Noreste.
Subdirección Región Marina Suroeste.
Dirección Ejecutiva de Contratos de Servicios Múltiples.
Subdirección de Ingeniería y Desarrollo de Obras Estratégicas.
Subdirección de Coordinación Técnica de Exploración.
Subdirección de la Coordinación de Servicios Marinos.
Subdirección de Auditoria de Seguridad Industrial y Protección Ambiental.
Subdirección de Planeación y Evaluación.
Subdirección de Administración y Finanzas.
Subdirección de Operaciones y Comercialización.
Coordinación de Normalización.
Instituto Mexicano del Petróleo.
8.3 Esquema del sistema de identificación para instrumentación y dispositivos de seguridad del proceso …………….………………………………………………………………………….
Segunda Edición P.2.0401.02:2004 CN
0. Introducción.
Dentro de las principales actividades que se llevan a cabo en Pemex Exploración y Producción (PEP), se encuentra el diseño, construcción, instalación, puesta en marcha, operación y mantenimiento de las instalaciones para la extracción, recolección, procesamiento, almacenamiento, medición, distribución y transporte de hidrocarburos, así como la adquisición de materiales y equipos requeridos para cumplir con eficiencia y eficacia los objetivos de la empresa. En relación al diseño, es necesaria la participación de las diversas disciplinas de la ingeniería, lo que involucra diferencia de criterios.
La simbología e identificación de instrumentos constituye una herramienta indispensable para el desarrollo del diseño de ingeniería de instrumentación y control. El propósito de esta especificación es establecer una simbología e identificación para instrumentación que uniformice su aplicación en todos los documentos de diseño y obra, así como de conjuntar resultados de las investigaciones en normas nacionales e internacionales para que se apliquen en la ingeniería de diseño de sistemas de instrumentación y control en todas las instalaciones nuevas y existentes de PEP.
1. Objetivo.
Establecer un documento para identificar y simbolizar de manera uniforme los instrumentos y sistemas de instrumentación utilizados en la medición, control y seguridad de procesos. Permitiéndonos tener una simbología e identificación homogénea utilizada para la elaboración de documentos de ingeniería básica (Diagramas de Flujo de Proceso DFP´s, Diagramas de Tubería e Instrumentación DTI´s) y de detalle de la disciplina de instrumentación y control y las relacionadas con la misma.
2. Alcance.
Esta especificación contempla el uso de un código de literales necesario para identificar correctamente a cualquier instrumento de medición y dispositivos de seguridad en un proceso, proporcionando la información básica de la variable medida, las funciones que realiza el instrumento, así como la simbología que proporciona la información del tipo y la localización del instrumento (instalado localmente, en un tablero de control o está configurado en un sistema digital de control o en un sistema instrumentado de seguridad), esta especificación es apropiada para usarse siempre que se haga referencia a instrumentos y lazos de control requeridos en la elaboración de:
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6. Definiciones.
6.1 Accesible.
Término aplicado a un dispositivo o función que puede ser usado o ser visto por un operador con el propósito de ejecutar acciones de control, por ejemplo, cambios de puntos de ajuste, transferencia automático-manual, acción dentro-fuera.
6.2 Alarma.
Un dispositivo o función que señala la existencia de una condición de operación anormal por medio de un cambio discreto visible o audible, o ambos, con el propósito de llamar la atención.
6.3 Analizador.
Instrumento o sistema que monitorea una corriente de proceso para medir y transmitir información acerca de la composición química, propiedades físicas o propiedades químicas de dicha corriente.
6.4 Asignable.
Término aplicado a una característica que permite la canalización (o direccionamiento) de una señal desde un dispositivo a otro, sin la necesidad de interrumpir, interconectar o ejecutar cambios en el alambrado.
6.5 Atrás del tablero.
Término aplicado a un instrumento localizado en la parte posterior del tablero de control, no accesible al operador.
6.6 Binario.
Termino aplicado a un dispositivo o señal que tiene solo dos posiciones o estados discretos. Cuando se usa en su forma más simple como una “señal binaria”, el término denota un estado dentro-fuera o “alto-bajo”, a diferencia de una señal analógica que denota una cantidad con variación continúa.
6.7 Círculo de identificación.
Círculo usado para indicar e identificar el propósito o función de un instrumento. Puede contener el número de identificación del mismo.
6.8 Configurable.
Término aplicable a un dispositivo o sistema cuyas características funcionales pueden ser seleccionadas o modificadas a través de programación u otros métodos. El concepto excluye realambrar como un medio para alterar la configuración.
6.9 Contraflujo.
Flujo de fluido opuesto al flujo normal en un componente de proceso.
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6.10 Controlador.
Dispositivo que tiene una señal de salida, que varía para regular una variable controlada de una manera específica. Un controlador puede ser un instrumento analógico o digital autocontenido o puede ser el equivalente de tales como un instrumento en un sistema digital de control. Un controlador automático varía su salida automáticamente en respuesta a una entrada directa o indirecta de una variable medida de proceso. Un controlador manual es una estación de carga manual, y su salida no depende de la variable medida de proceso pero puede ser variada solo por ajuste manual.
6.11 Controlador Lógico Programable PLC (Programmable Logic Controller).
Es un sistema que tiene memoria programable por el usuario, para almacenamiento de instrucciones y funciones específicas, tales como: control lógico y/o modulante de entradas/salidas, temporizadores, aritmética y manipulación de datos, entre otras.
6.12 Controlador multivariable.
Controlador que contiene algoritmos preprogramados que están generalmente accesibles, configurables y asignables. Permite que un número de variables de proceso sean controladas por un mismo dispositivo.
6.13 Convertidor.
Dispositivo que recibe información en un tipo de señal y la transmite en otro diferente.
6.14 Digital.
Termino aplicado a un dispositivo o señal que utiliza dígitos binarios para representar valores continuos o estados discretos.
6.15 Dispositivo de cómputo.
Dispositivo o función que realiza una o más operaciones de cálculo o lógica o ambas, y transmite una o más señales de salida resultantes.
6.16 Elemento final de control.
Es el dispositivo que controla directamente el valor de una variable manipulada de un lazo de control. Normalmente el elemento final de control es una válvula de control.
6.17 Elemento primario.
Elemento de un lazo de control o de un instrumento que primero sensa el valor de una variable de proceso y que asume un correspondiente, predeterminado, y comprensible estado o salida. El elemento primario puede estar separado o formar parte de un elemento funcional de un lazo de control. El elemento primario también es conocido como detector o sensor.
6.18 Enlace de comunicación.
Medio físico requerido para interconectar dispositivos con el propósito de transmitir y/o recibir información.
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6.29 Local.
Ubicación de un instrumento el cual no se encuentra montado en un tablero o consola, ni en el cuarto de control. Los instrumentos locales comúnmente están cerca de un elemento primario o de un elemento final de control.
6.30 Luz piloto.
Luz que indica el estado que prevalece en un sistema o dispositivo bajo condiciones normales, a diferencia de una luz de alarma, la cual indica una condición anormal.
6.31 Medición.
Determinación de la magnitud de una variable.
6.32 Monitor.
Término general utilizado a un instrumento o sistema de instrumentos para medir o sensar el estado o magnitud de una o más variables con el propósito de derivar información aun sistema de control o alarma.
6.33 Muestreador.
Muestrear, de una forma predeterminada la información de una o más variables de modo intermitente. Frecuentemente la función de un muestreador es determinar el estado o valor de una variable. El dispositivo puede estar asociado con otras funciones tales como registro y alarma.
6.34 Pantalla de gráficos.
Dispositivo de interfase del operador (generalmente una pantalla de video) usada para desplegar la información de control de procesos desde una base de datos compartida a través de comandos del operador.
6.35 Programa (software).
Conjunto de instrucciones, lenguajes y procedimientos de programación necesarios para que los equipos que integran un sistema digital de control se configuren, operen y reciban mantenimiento.
6.36 Proceso.
Secuencia de operaciones interactivas por medio de las cuales la materia, energía o información son transformadas, transportadas o almacenadas.
6.37 Punto de ajuste.
Variable de entrada que fija el valor deseado de la variable controlada en el controlador de proceso. El punto de ajuste se puede fijar de forma manual, automática o programada. Este valor se expresa en las mismas unidades que la variable controlada.
6.38 Punto de prueba.
Conexión al proceso para conectar temporalmente o intermitentemente un instrumento.
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6.39 Relevador.
Dispositivo cuya función es conmutar o transferir información con o sin cambios.
6.40 Sistema de control distribuido.
Red de procesadores digitales de información, con sistema operativo distribuido y procesamiento en tiempo real operando bajo los conceptos de la teoría de control automático.
6.41 Sistema de control por computadora.
Sistema en el cual todas las acciones de control toman lugar dentro de la computadora de control. Pueden usarse computadoras con o sin redundancia.
6.42 Sistema de tapón fusible.
Línea de control neumática que contiene elementos sensores de temperatura (tapones fusibles, tubería sintética, etc.), los cuales cuando se activan envía una señal al sistema de gas y fuego y este a su vez envía una señal de paro mediante alambrado físico al sistema instrumentado de seguridad.
6.43 Sistema digital de control.
Conjunto de elementos interconectados y basados en microprocesadores para desarrollar funciones de supervisión y control con el propósito de mantener estables las condiciones del proceso, por ejemplo: SDMC, Sistema de control distribuido, sistema de control a base de PLC.
6.44 Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS).
Es un sistema compuesto por sensores, procesadores lógicos y elementos finales de control que tiene el propósito de llevar al proceso a un estado seguro cuando se han violado condiciones predeterminadas. Otros términos comúnmente usados son Sistema de Paro de Emergencia SPE (ESD) y Sistema de Paro de Seguridad.
6.45 Sobre-flujo de líquido.
Paso de líquido a través de la salida de vapor o gas, ocasionada por la inundación de líquido en un componente de proceso.
6.46 Tablero.
Estructura metálica cuyo propósito es el permitir el montaje de instrumentación y/o interfases del proceso con el operador para monitoreo y control, puede estar formado por una o más secciones, cubículos, consolas o escritorios.
6.47 Tablero local.
Tablero ubicado en la proximidad de equipos principales o subsistemas en el área de proceso.
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6.58 Variable manipulada.
Condición o cantidad que varía como una función de la señal de actuación del error para cambiar el valor de la variable directamente controlada.
6.59 Variable medida.
Cantidad, propiedad, o condición la cual es medida.
NOTA: Las variables comúnmente medidas son temperatura, presión, flujo, espesor, velocidad etc.
7. Símbolos y Abreviaturas.
7.1 CN Coordinación de Normalización.
7.2 IEC Comisión Electrotécnica Internacional (International Electrotechnical Commission).
Sociedad de Instrumentación, Sistemas y Automatización. (The Instrumentation, Systems, and Automation Society).
Organización Internacional de Normalización (International Organization for Standardization).
7.5 LFMN Ley Federal sobre Metrología y Normalización.
7.6 PEMEX Petróleos Mexicanos.
7.7 PEP Pemex Exploración y Producción.
7.8 PLC Controlador Lógico Programable (Programmable Logic Controller).
7.9 SDMC Sistema Digital de Monitoreo y Control.
7.10 SIS Sistema Instrumentado de Seguridad
7.11 VCD Volts Corriente Directa
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8. Desarrollo.
8.1 Esquema del sistema de identificación para instrumentación y dispositivos de proceso.
8.1.1 General.
Cada instrumento o función debe ser identificado por un código alfanumérico o número de identificación. La parte de identificación que corresponde al lazo en el número de identificación generalmente es común a todos los instrumentos o funciones del lazo de control. Se puede agregar un prefijo ó sufijo para completar la identificación. La identificación típica se muestra en la siguiente tabla:
Número de identificación típico TIC-103 Número de identificación del instrumento. T 103 Identificación del lazo. 103 Número del lazo. TIC Identificación de la función. T Primera letra. IC Letras sucesivas. Número de identificación ampliado 10-PAH-5A Número de identificación. 10 Prefijo opcional. A Sufijo opcional NOTA: Los guiones son opcionales como separadores
El número del lazo del instrumento puede incluir información codificada, tal como designación del área de la planta. También es posible definir una serie específica de números para designar funciones especiales. Por ejemplo: la serie 900 a 999 se puede utilizar para lazos cuya función primaria es relativa a la seguridad.
Cada instrumento debe representarse en un diagrama por un símbolo, el cual debe estar acompañado por un número de identificación.
8.1.2 Identificación por función.
La identificación funcional de un instrumento consta de literales que son tomadas de la Tabla 1 (ver Anexo I), la primera letra señala la variable medida o inicial y la siguiente o siguientes letras identifican las funciones desempeñadas.
La identificación funcional de un instrumento se debe hacer de acuerdo a su función y no a su construcción. Esto es, un registrador de presión diferencial usado para medir flujo, se identifica como FR, un indicador de presión y un interruptor de presión conectados a la salida de un transmisor de nivel neumático, se identifican como LI y LS, respectivamente.
En un lazo de instrumentos, la primera letra de la identificación funcional se selecciona de acuerdo a la variable inicial o medida y no de acuerdo a la variable manipulada. Esto es, una válvula de control que varía el flujo de acuerdo a la señal de un controlador de nivel, se le debe identificar como LV y no como FV.
Las letras sucesivas de la identificación funcional señalan una o más lecturas o funciones pasivas y/o funciones de salida. Si es necesario pueden usarse letras de modificación adicionales a la letra o letras sucesivas. Las letras de modificación pueden cambiar tanto a la primera letra como a las letras sucesivas,
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Un instrumento que realiza dos o más funciones se puede identificar por todas sus funciones, por ejemplo: un registrador de flujo FR-2 con una pluma de presión PR-4, se puede identificar como FR-2/PR-4. Un registrador de presión con dos plumas puede identificarse como PR-7/8 y una ventana de anunciador común para alarmas por alta y baja temperatura puede identificarse como TAHL-21. Observe que la diagonal no es necesaria cuando los dispositivos claramente separados no están presentes.
Los accesorios de los instrumentos tales como: medidores de purga, sistemas de aire, sellos, etc., que no se muestran explícitamente en un diagrama, pero que requieren una identificación para otros propósitos, se deben identificar individualmente de acuerdo a sus funciones y deben utilizar la misma identificación del lazo del instrumento al que estén asociados. El uso de tal designación no implica que el accesorio se deba mostrar en el diagrama.
Como alternativa los accesorios pueden usar el mismo número de identificación que el instrumento al que están asociados, pero agregando a cada uno las palabras que aclaren su función. Esto es, si una brida de orificio está asociada con una placa de orificio FE-7, su número de identificación puede ser FX-7, pero también puede identificarse como FE-7 BRIDAS. Un medidor de purga asociado con un indicador de presión PI-8, puede identificarse PI-8 PURGA. Un termopozo usado con el termómetro TI-9, puede identificarse TW- 9, pero también puede identificarse como TI-9 TERMOPOZO.
Las reglas para la identificación de un lazo, no son aplicables a los instrumentos y accesorios que se compren en lotes. Cuando se requiera, es necesario identificarlos por otros medios.
8.2 Simbología para instrumentación y dispositivos de proceso.
8.2.1 Símbolos.
Los ejemplos en este documento ilustran los símbolos que deben usarse para representar la instrumentación en diagramas y dibujos. Se indican métodos de simbolización e identificación. Los ejemplos muestran la identificación típica para el instrumento ilustrado o su interrelación funcional. Los símbolos que indican los diferentes instrumentos o funciones se han aplicado de manera típica en las ilustraciones. Sin embargo, este uso no implica que las aplicaciones o designaciones de los instrumentos o funciones estén restringidas de alguna manera. No se debe concluir que la elección de cualquiera de los esquemas de ilustración constituye una recomendación para el método ilustrado de indicación o control. Donde los símbolos alternos no muestran alguna preferencia y su secuencia relativa no implica una preferencia.
Los círculos de identificación se deben usar para identificar símbolos distintivos, como el que se usa para válvulas de control cuando tal identificación sea deseada. En tales casos, la línea que conecta al círculo de identificación con el símbolo del instrumento se dibuja cerca del símbolo sin tocarlo. En otros casos, el círculo sirve para representar al propio instrumento.
Un símbolo distintivo cuya relación con el resto del lazo es fácilmente evidente en un diagrama, no necesita identificarse individualmente. Por ejemplo: una brida de orificio ó una válvula de control que es parte de un sistema mayor, no se necesita mostrar con un número de identificación en un diagrama. También, donde haya un elemento primario conectado con otro instrumento en un diagrama, el uso de un símbolo para representar al elemento primario en el diagrama es opcional.
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Se puede agregar una breve nota explicativa al pie o adyacente a un símbolo o a una línea para aclarar la función del dispositivo. Por ejemplo: las indicaciones 20.68-62.05 kilopascal man y 62.05-103.42 kilopascal man (0.21-0.63 kg/cm^2 man y 0.63-1.05 kg/cm 2 man) adyacentes a las líneas de señal a dos válvulas que funcionan en rango dividido, tomada junto con los símbolos para el modo de falla, permiten completar el entendimiento de su función. De la misma manera, cuando dos válvulas son operadas en un modo de mezclado o desvío desde una señal común, las indicaciones 20.68-62.05 kilopascal man y 62.05-103. kilopascal man (0.21-0.63 kg/cm 2 man y 0.63-1.05 kg/cm 2 man), junto con los modos de falla permiten entender la función.
Los tamaños de los círculos de identificación deben ser de 12.3 mm (1/2 pulgada), sin embargo el tamaño óptimo puede variar dependiendo si el diagrama terminado es o no reducido de tamaño y dependiendo del número de caracteres que se esperan incluir en el número de identificación del instrumento. Los tamaños de los símbolos de equipos, válvulas, accesorios, etc., deben ser apropiados para acompañar a los símbolos de otros equipos en un diagrama.
Además de las necesidades generales del dibujo en lo que respecta a limpieza y legibilidad, todos los símbolos pueden ser dibujados en cualquier orientación. Así mismo, las líneas de señales se pueden dibujar en un diagrama entrando o saliendo de la parte apropiada de un símbolo a cualquier ángulo. Sin embargo, los bloques de funciones designados en la Tabla 3 (ver Anexo I) y los números de identificación se deben dibujar siempre con una orientación horizontal.
Las puntas de flecha se deben agregar a las líneas de señales cuando sea necesario aclarar la dirección del flujo de información. El uso de las puntas de flecha, especialmente en dibujos complejos, facilitará la compresión del sistema.
La fuente de suministro eléctrico, neumático, o de otra índole, no es necesario que se muestre a menos que sea esencial para el entendimiento de la operación del instrumento o del lazo del instrumento.
En general, una línea de señal es suficiente para representar la interconexión entre dos instrumentos en los diagramas de flujo, aún cuando físicamente pueden conectarse por más de una línea.
La secuencia en la cual los instrumentos o funciones de un lazo se conectan en un diagrama, debe reflejar la lógica funcional o el flujo de información, aunque este arreglo no corresponda necesariamente a la secuencia de conexión de la señal. Esto es, un lazo de control que use señales analógicas de tensión requiere de alambrado en paralelo, mientras que un lazo de control que use señales analógicas de corriente requiere de alambrado en serie. El diagrama en ambos casos se debe dibujar para mostrar claramente las relaciones funcionales conservando la presentación del diagrama independientemente del tipo de instrumentación finalmente instalada. Las interconexiones con más detalle del alambrado se deben mostrar en un diagrama eléctrico apropiado.
El grado del detalle que se aplique a cada documento o bosquejo está enteramente a criterio del usuario de este documento. Los símbolos y las designaciones en este documento pueden representar el equipo (hardware) y la función. Los bosquejos y los artículos técnicos contienen generalmente una simbología e identificación simplificada. Los diagramas de flujo de proceso deben ser generalmente menos detallados que los diagramas de tubería e instrumentación. Los diagramas de tubería e instrumentación pueden mostrar todos los componentes en línea, pero pueden diferir de usuario a usuario en la cantidad de detalle mostrada fuera de línea. En cualquier caso, se debe establecer una consistencia para cada aplicación. Los términos simplificados, conceptuales, y detallados en relación al diagrama 8.2.12 fue seleccionado para representar una sección transversal de uso típico. Cuando se requiera elaborar un bosquejo, el usuario puede establecer el grado de detalle que cumpla con los propósitos específicos del documento.
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Notas:
AI Aire de instrumentos. AP Aire de planta. SA Suministro de aire. S AGUA Suministro de agua SE Suministro eléctrico. SG Suministro de gas. SH Suministro hidráulico. SN Suministro neumático. SV Suministro de vapor.
Es conveniente agregar el nivel de suministro a la línea de alimentación del instrumento, tal como: AI-100, para suministro de aire a 689.47 kilopascal man. (7 kg/cm^2 man.); SE 24 VCD, para el suministro de energía a 24 voltios de corriente directa.
El símbolo de señal neumática se aplica donde se utilice cualquier gas como medio de transmisión de señal, siendo conveniente utilizar sobre la línea de transmisión de señal una nota que lo identifique, entendiéndose que de no estar identificada la línea, el gas de referencia es aire.
El fenómeno electromagnético incluye calor, ondas de radio, radiación nuclear y luz.
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8.2.3 Símbolos generales del instrumento o de la función.
Localización primaria *** Normalmente accesible al operador
Montado localmente
Localización auxiliar *** Normalmente accesible al operador
Instrumentos
Pantalla de gráfico, Sistema Digital de Control
Función de Computadora
Control Lógico Programable
**** Cuando la función lógica se realice en un controlador dedicado a la seguridad de proceso adicionar fuera del cuadro las siglas SIS (Sistema Instrumentado de Seguridad), cuando la función lógica se realice en un sistema digital de control las siglas deben ser de acuerdo al tipo de sistema (SDMC, SCD, PLC). ***** Cuando el círculo de identificación se utilice para identificar símbolos distintivos de dispositivos o instrumentos de campo dedicados a la seguridad de proceso, adicionar fuera del círculo las siglas SP (Seguridad de Proceso).