Procesos de automatización

Automatismos. Lazos de instrumentación. Terminología industrial. Automatizaciones

  • Enviado por: Chilangabanda
  • Idioma: castellano
  • País: México México
  • 13 páginas

publicidad
cursos destacados
PREICFES SABER 11 ¡Completo! Version 2014
PREICFES SABER 11 ¡Completo! Version 2014
NO TE PIERDAS EL MUNDIAL YENDO A UN PREICFES VACACIONAL TRADICIONAL, MEJOR ESTUDIA DESDE TU CELULAR...
Ver más información

Cálculo Vectorial
Cálculo Vectorial
En este curso aprenderemos los siguientes temas: + Campos vectoriales. Gradiente + Integrales de línea + Teorema...
Ver más información

publicidad

(VIDEO V.) DIAGRAMAS Y LAZOS DE INSTRUMENTACIÓN.

DEFINICIONES.

Para un mejor entendimiento de estos, se tienen las siguientes definiciones:

 

Accesible

Este término se aplica a un dispositivo o función que puede ser usado o visto por un operador con el propósito de controlar el desempeño de las acciones de control; como ejemplo: cambios en el set-point, transferencia auto-manual o acciones de encendido y apagado.

 

Alarma

Es un dispositivo o función que detecta la presencia de una condición anormal por medio de una señal audible o un cambio visible discreto, o puede tratarse de ambas señales al mismo tiempo, las cuales tienen el fin de atraer la atención.

 

Asignable

Este termino se aplica a una característica que permite el cambio (o dirección) de una señal de un dispositivo a otro sin la necesidad de la activación de un switch o algún otro elemento.

 

Estación auto-manual

Término empleado como sinónimo de estación de control.

 

Balón

Se emplea como sinónimo de burbuja.

 

Detrás del panel

Este término se refiere a la posición de un instrumento, el cual ha sido montado en un panel de control, pero no es normalmente accesible al operador.

 

Binario

Término aplicado a una señal o dispositivo que tiene solo dos posiciones o estados discretos. Cuando es usado en su forma más simple, como en “señal binaria” (lo que es opuesto a señal analógica), el término denota un estado de “encendido-apagado” o de “alto-bajo”.

 

Board

Término en inglés el cual se interpreta como sinónimo de panel.

 

Burbuja

Símbolo circular usado para denotar e identificar el propósito de un instrumento o función. Puede contener una etiqueta con un número. Es también un sinónimo de balón.

 

 

Dispositivo computable o de cómputo

Dispositivo o función que emplea uno o más cálculos u operaciones lógicas, o ambas, y transmite uno o más resultados a las señales de salida.

 

Configurable

Término aplicado a un dispositivo o sistema cuyas características funcionales pueden ser seleccionadas a través de un programa o de otros métodos.

 

Controlador

Dispositivo con una salida que varia para regular una variable de control de una manera específica.Un controlador manual varía su salida automáticamente en respuesta a una entrada directa o indirecta de un proceso variable. Un controlador manual es una estación manual de carga y su salida no depende de una medida de un proceso variable pero puede variarse solamente por medio de un procedimiento manual.

 

Estación de control

Una estación de carga manual que también proporciona un control en el cambio de manual a automático de los modos de control dentro de lazo de control, a ésta también se le conoce como estación auto-manual.

 

Válvula de control

Es un dispositivo, el más comúnmente usado, que actúa manualmente o por sí mismo, que directamente manipula el flujo de uno o más procesos.

 

Convertidor

Es un dispositivo que recibe información en determinada manera de un instrumento y transmite una señal de salida en otra forma.

Un convertidor es también conocido como transductor, de cualquier forma, transductor es un término general, y su uso para conversión de señales no es recomendado.

 

Digital

Término aplicado a una señal o dispositivo que usa dígitos binarios para representar valores continuos o estados discretos.

 

Sistemas de control distribuidos

Sistema el cual, mientras es funcionalmente integrado, consiste de subsistemas los cuales pueden ser físicamente separados y colocarse de una forma remota unos de otros.

 

Elemento final de control

Dispositivo que controla directamente los valores de la variable manipulada en un lazo de control. Generalmente el elemento final de control es una válvula de control.

 

Función

Propósito que debe cumplir un dispositivo de control.

 

Identificación

Secuencia de letras o dígitos, o ambos, usados para señalar un instrumento en particular o un lazo.

 

Instrumentación

Colección de instrumentos o sus aplicaciones con el fin de observar mediciones, control, o cualquier combinación de estos.

 

Local

Es la localización de un instrumento que no esta ni dentro ni sobre un panel o consola, ni esta montado en un cuarto de control. Los instrumentos locales están comúnmente en el ámbito de un elemento primario o un elemento de control, la palabra “campo” es un sinónimo muy usado con local.

 

Panel local

Que no esta en un panel central, los paneles locales están comúnmente en el ámbito de subsistemas de plantas o subareas. El término instrumento local de panel no puede ser confundido con instrumento local.

 

Lazo

Combinación de uno o más instrumentos o funciones de control que señalan el paso de uno a otro con el propósito de medir y/o controlar las variables de un proceso.

 

 

 

 

Estación manual de carga

Dispositivo o función que tiene un ajuste de salida manual que es usado con un actuador o como más dispositivos. La estación no proporciona un cambio entre un modo de control automático o manual de un lazo de control. La estación puede tener indicadores integrados, luces u otras características. Esto es normalmente conocido como estación manual o cargador manual.

 

Medida

Determinación de la existencia o magnitud de una variable.

 

Monitor

Término general para un instrumento o sistema de instrumentos usados para la medición o conocer la magnitud de una o más variables con el propósito de emplear la información en determinado momento. El término monitor no es muy específico, algunas veces significa analizador, indicador, o alarma.

 

Luz del monitor

Sinónimo de luz piloto.

 

Panel

Estructura que tiene un grupo de instrumentos montados sobre ella. El panel puede consistir de una o varias secciones, cubículos, consolas o escritorios.

 

Montado en panel

Término aplicado a un instrumento que esta montado sobre un panel o consola y es accesible para un operador en uso normal.

 

Luz piloto

Es una luz que indica cual número o condiciones normales de un sistema o dispositivo existe. Una luz piloto es también conocida como una luz monitor o de monitor.

 

Elemento primario

Sinónimo de sensor.

 

Proceso

Es cualquier operación o secuencia de operaciones que involucren un cambio de energía, estado, composición, dimensión, u otras propiedades que pueden referirse a un dato.

 

Variable de proceso

Cualquier propiedad variable de un proceso. El término variable de proceso es usado en como un standard para la aplicación a todas las variables.

 

Programa

Secuencia respetable de acciones que definen el nivel de las salidas como una compostura de las relaciones al establecimiento de las entradas.

 

Controlador lógico programable

Un controlador, usualmente con entradas y salidas múltiples que contiene un programa alterable, es llamado de esta manera o comúnmente conocida como PLC.

 

Relay

Dispositivo cuya función es pasar información sin alterarla o solo modificarla en determinada forma. Relay es comúnmente usado para referirse a dispositivos de cómputo.

 

 

 

Sensor

Parte de un lazo o un instrumento que primero detecta el valor de una variable de proceso y que asume una correspondencia, predeterminación, y estado inteligible o salida. El sensor puede ser integrado o separado de un elemento funcional o de un lazo. Al sensor también se le conoce como detector o elemento primario.

 

Set point

El set point o punto de referencia puede ser establecido manualmente, automáticamente o programado. Su valor se expresa en las mismas unidades que la variable controlada.

 

Switch

Dispositivo que conecta, desconecta, selecciona, o transfiere uno o más circuitos y no esta diseñado como un controlador, un relay o una válvula de control.

 

 

Punto de prueba

Proceso de una conexión el cual no esta permanentemente conectado, su conexión es solamente temporal o intermitente a un instrumento.

 

Transductor

Término general para un dispositivo que recibe información en forma de uno o más cuantificadores físicos, modificadores de información y/o su forma si requiere, y produce una señal de salida resultante. Dependiendo de la aplicación un transductor puede ser un elemento primario, un transmisor un relay, un convertidor u otro dispositivo. Porque el término transductor no es específico, su uso para aplicaciones específicas no es recomendado.

 

Transmisor

Dispositivo que detecta la variable de un proceso a través de un sensor y tiene una salida la cual varía su valor solamente como una función predeterminada de la variable del proceso. El sensor puede estar o no integrado al transmisor.

Lectura de un Lazo Simple.

Procesos de automatización

 Es posible obtener gran información con solo observar el Diagrama de instrumentación y tuberias (P&ID's). Para este ejemplo tenemos por ejemplo, para el lazo que se presenta tenemos un numero de identificación (TAG) 301. Con este numero y la primer letra identificadora T para temperatura puede determinarse que el propósito primario para este lazo es la medición y control de temperatura de un intercambiador de calor. Los instrumentos en el lazo incluyen un transmisor de temperatura, un controlador y una válvula. Cada una de estas funciones son designadas por la segunda o tercer letra en la identificación.

Al observar el símbolo del transmisor nos revela que esta mondado en campo, esto se asume debido a que no tiene una línea dentro del circulo. La línea que contiene las X's nos indica que el transmisor esta conectado al proceso por medio de un tubo capilar. La línea punteada indica que la señal del transmisor hacia el controlador es de tipo eléctrica. La línea dentro del circulo del controlador indica que este instrumento esta situado en un tablero.

La señal eléctrica desde el controlador es recibida por un transductor que convierte la señal. Este a su vez manda una señal al elemento final que es una válvula, que al observar la posición de la flecha nos indica que si la válvula pierde la señal automáticamente se cerrara la válvula.

Diagramas de lazos de instrumentación.

 Los diagramas de instrumentación del proceso o diagramas de instrumentación y tuberías (P&ID's) son una buena fuente de información incluyendo todas las variables del proceso en el sistema como también la información de cada uno de los instrumentos en los lazos.

 

Cuando se necesita una mas información especifica y detallada es necesario utilizar otros tipos de diagramas como es un diagrama de lazo de instrumentación. El diagrama de lazo nos permite una mejor comprensión de cómo opera el lazo.

 

Esta información nos permite identificar las conexiones entre los dispositivos, la acción de los componentes y las rutas de comunicación.

 

El contenido del diagrama de lazo esta compuesto por la representación de la información del lazo de instrumentación. Este contiene toda la información de las conexiones eléctricas y de tuberías asociadas. Todas las interconexiones de punto a punto están identificados por medio de números o códigos de colores para identificar los conductores, multitubos neumáticos, y los tubos neumáticos e hidráulicos. Sumado a esto el diagrama nos puede indicar información de gran ayuda para identificar información especial como características especiales, funciones de apagado de seguridad y circuitos de seguridad. Suministros de energía, fuentes de energía, suministro de aire, suministro de fluido hidráulico, tensión, presión o cualquier parámetro aplicable.

Secciones.

Area de proceso de campo (Field Process Area)

 La sección de arrea de proceso de campo, muestra los instrumentos montados en campo. Si se compara el Diagrama de instrumentación y tuberías (P&ID´s) de un sistema con el diagrama de lazo de instrumentación, se podrá interpretar el lugar en que están ubicados los instrumentos ya que aparecen los mismos símbolos.

Procesos de automatización

Empalmes o Conexiones de campo (Field Junction).

La sección de empalme de campo nos muestra las cajas de empalme o conexión para el lazo. Las cajas de conexión son los puntos intermedios de conexión entre las líneas de señal. Por lo regular estos no son mostrados en los P&ID's

 

Procesos de automatización

Panel trasero (Rear Panel).

 La sección del panel trasero nos muestra lo ubicación de los instrumentos o conexiones que están localizados en la parte trasera del panel.

 

Procesos de automatización

 

        

  

Panel Frontal (Panel Front).

 La sección del panel frontal muestra la ubicación de los instrumentos montados en el tablero.

 

 

Procesos de automatización

 

Identificación de los símbolos para la conexión y puerto de un instrumento.

Procesos de automatización
Procesos de automatización

A B

 

En esta sección de diagrama de lazo se representan las conexiones o puertos del instrumento. El tipo de señal de línea nos indica que es un lazo neumático. En este tipo de lazos el símbolo para la conexión del instrumento es un grupo de cuadrados unidos verticalmente pegados a un circulo de instrumentación. En el ejemplo A se representa un transmisor de flujo (FT-301) y en el B se representa un controlador indicador de flujo (FIC-301).

 

El símbolo del puerto del instrumento indica como esta conectado el dispositivo hacia la línea de señal o la fuente de suministro. Es esencial el poder localizar este tipo de conexiones para poder rastrear posibles problemas en el lazo. Las letras en los cuadrados indican el tipo de conexiones. Para este caso el transmisor de flujo tiene dos conexiones. La letra S indica que el puerto es un puerto de suministro (supply port). La letra O nos señala que es un puerto de salida (outlet port). Usualmente el suministro para los instrumentos neumáticos es de 20 psi.

 

El controlador de flujo tiene tres puertos de conexión. Etiquetados como I, O y S. La I y la O corresponde a entrada y salida respectivamente (in and out), mientras la S significa suministro de aire.

 

Procesos de automatización

 

Los controladores electrónicos contienen una conexión positiva y negativa y la polaridad debe tomarse en cuenta al conectarlos. Las letras de identificación sin definidas por el fabricante o por la facilidad.

Descripción de las cajas de conexión y su identificación.

 

Procesos de automatización

 

Las cajas de conexión de campo son los puntos auxiliares de conexión para las líneas de señal. En un diagrama de lazo estas se encuentra usualmente en la sección de la caja de conexión de campo y en la sección del panel trasero.

El símbolo para la caja de conexión de campo se compone por un grupo de cuadrados conectados verticalmente que indican los puntos de conexión. En el cuadro superior contiene las letras JB (junction box) y un numero de identificación. Para los ejemplos las cajas de conexión están etiquetadas como JB 100 y JB 200. Cada cuadro adicional en una caja de conexión deberá contener un numero. Los números son designados por la facilidad de interpretación y son puntos específicos de conexión en los instrumentos. Los números que aparecen en las cajas son idénticos a los números de los instrumentos. El numero de cuadros nos indica las conexiones disponibles en la caja, si algún cuadro no tuviera numero esto indicaría que esta sin usar ese punto de conexión.

Identificación del símbolo para el suministro de energía del lazo.

Procesos de automatización

 

Los diagramas de lazo también nos proveen la información acerca del suministro de energía del lazo. En un lazo neumático, el suministro de energía esta representado por las letras AS (Air Supply) seguido por la cantidad de presión requerida para la operación del instrumento. Esta información esta conectada por una línea sólida hacia el instrumento. En las figuras se muestra un suministro de energía de 20 psig.

Identificación del punto de ajuste (set-point) y del rango de operación del instrumento.

Procesos de automatización

 

Por medio del diagrama de lazo de instrumentación se puede identificar el punto de ajuste y rango de operación de los instrumentos.

Para la información acerca del rango de operación del instrumento se localiza dentro de un rectángulo horizontal cerca del instrumento, al que se esta haciendo referencia, mientras que la información acerca del punto de ajuste o set point se muestra en un rombo ubicado cerca del controlador.

Identificación e Interpretación del símbolo de acción de control.

 Otra importante información en el saber como responden los instrumentos. La acción de control es mostrada por medio de una flecha apuntando hacia a arriba o hacia abajo. La flecha esta localizada cerca del símbolo del instrumento o abajo del rectángulo que contiene la información sobre el rango de operación del instrumento.

La flecha indicando hacia arriba indica que el al incrementarse el valor de la señal de entrada aumenta el valor de la salida también aumenta. Cuando la flecha apunta hacia abajo funciona de forma contraria, el valor de la salida disminuye mientras el valor de entrada aumenta.

 Lazos Electrónicos.

 Interpretación de los lazos electrónicos por medio de los símbolos de instrumentación.

 

Procesos de automatización

 

Una de las ventajas de los diagramas de lazo es el poder hacer un seguimiento lógico a través del lazo. Por lo regular el punto de inicio para leer un diagrama es por el lado izquierdo, el propósito es poder encontrar el elemento primario. Por ejemplo el siguiente ejemplo se refiere a un lazo diseñado para la medición del flujo por medio de una placa de orificio.

El transmisor etiquetado como FT-101 sensa y mide la diferencia de presión causada por la restricción de la placa de orificio. El transmisor también produce una señal que representa esta caída, la cual es proporcional al flujo promedio.

Los puntos de conexión del transmisor son terminales eléctricas. Los signos positivo y negativo indican la polaridad de las terminales. Este transmisor transmite una señal de 4 a 20 mA. La flecha apuntando hacia arriba nos indica que es un instrumento que actúa directamente. El ovalo alrededor de las líneas de señal indica que esta blindada la señal para evitar interferencia eléctrica que pueda ocasionar una lectura errónea en los indicadores.

 

Procesos de automatización

   

La señal del transmisor pasa a trabes de 3 cajas de conexión. Estas están ubicadas en el área del campo de proceso, en el área de campo de conexión y en la sección del panel trasero.

Las cajas de conexión están mostradas en grupos de cuadros conectados verticalmente, etiquetadas con JB y con un numero de identificación en la parte superior. EN este lazo las etiquetas de las cajas son JB300, JB400 y JB500. Los números dentro de los cuadros corresponden a los puntos de conexión. Las notas en el diagrama indican información especifica el numero de cable. Por ejemplo el cable 10 entra en JB400 y el cable 30 sale desde JB400.

Utilizando la siguiente figura podemos observar que en el punto 22, el cable no. 1 va desde ese punto hasta el punto de conexión 8 el cual es mostrado en la sección frontal del panel.

 

Procesos de automatización

En el punto 1 y 2 se puede observar que existe un suministro de energía eléctrica ES (electrical supply) y a su vez se indica la tensión y frecuencia del suministro. Por ultimo observando el rectángulo podemos decir que el controlador indicador de flujo FIC-101 convierte la señal eléctrica recibida a galones por minuto.

Lazos Neumáticos.

 Los diagramas de lazo están organizados de tal forma que puedan ser leídos indiferentemente de la fuente de suministro. Los diagramas lazos neumáticos sin similares a los lazos electrónicos. La mayoría si no es que todos utilizan el mismo tipo de simbología. A continuación se muestra un ejemplo.

        

Interpretación de los lazos neumáticos por medio de los símbolos de instrumentación

 

La información general se presenta en el titulo del dibujo mientras que las notas están en la parte inferior. Como en los lazos electrónicos, la información se lee generalmente de izquierda a derecha.

 

Procesos de automatización

 

En este caso el elemento primario del lazo es un orificio, este esta instalado en una tubería de 1 1/2 de pulgada. La identificación así como el radio están indicados en el dibujo. El material del proceso es agua. El transmisor, etiquetado como FT-301 tiene dos terminales de conexión, etiquetadas como S para suministro y O para el puerto de salida. El rango de operación del instrumento es de 0 a 100" H2O, lo cual esta indicado en el rectángulo horizontal cercano al instrumento. El suministro de aire es de 20 psig. La flecha apuntando hacia arriba nos indica que es un transmisor que actúa directamente, esto es, si aumenta la señal de salida, la señal de entrada también aumenta.

 

La señal neumática del transmisor pasa a través de una caja de empalme que esta montada en campo (JB 100), del punto 1 continua a la caja JB-200 que esta situada en la parte posterior del panel. Cabe señalar que las cajas de empalme o conexión para los lazos neumáticos son cuadrados unidos verticalmente tales como los usados en los lazos electrónicos.

 

La notación de la línea de identificación adyacente al JB100, indica que la línea es un tubo del no.28. Esta línea en particular es designada como 28-1, que quiere decir que es el primer tubo de la línea 28. De JB200 va conectada a la parte posterior del panel, los tubos están conectados a los cuadros correspondientes al extractor etiquetado como FY-301. Este ultimo tiene un suministro de aire.

   

Procesos de automatización

De el extractor FY-301 la señal tiene dos ramificaciones, Es necesario seguir estas dos hasta llegar a la señal de línea principal. La primer ramificación se conecta a la entrada de un registrados etiquetado como FR-301. La segunda se controla a la entrada de un controlador designado como FIC-301. Este tiene un punto de ajuste de 80 gpm que es visto en el rombo cerca del controlador mientras que la flecha apuntando hacia abajo indica que actúa inversamente. En el rectángulo horizontal se muestra el rango de operación que es de 0 a 100 gpm. La salida del controlador es representada como 28-2. Los dos instrumentos tanto el registrador como el controlador tienen un suministro de aire de 20 psig.

 

Procesos de automatización

 

Utilizando como referencia la figura inicial de los lazos neumáticos, se puede observar que la salida del controlador va conectada al elemento final el cual es una válvula actuador con diafragma. Cuando el elemento final recibe una señal del controlador, la válvula ajusta el flujo para mantener el valor del punto de ajuste.

 

13