Normas de Instrumentación y Control

NORMAS DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

Hugo Mauricio Peña L.

NORMA ISA   Cada instrumento debe identificarse con un código alfanumérico o número de tag (tag number) que contenga el número de identificación del lazo. Una identificación representativa es la siguiente:

El número de letras funcionales para un instrumento debe ser mínimo, no excediendo de cuatro.   La numeración de bucles puede ser paralela o serie. La numeración paralela inicia una secuencia numérica para cada nueva primera letra (TIC-100, FRC-100, LIC-100, AI-100, etc.). La numeración serie identifica los bucles de instrumentos de un proyecto o secciones de un proyecto con una secuencia única de números, sin tener en cuenta la primera letra del bucle (TIC-100, FRC-101, LIC102, AI-103, etc.). La secuencia puede empezar con el número 1 o cualquier otro número conveniente, tal como 001, 301 o 1201.   Si un bucle dado tiene más de un instrumento con la misma identificación funcional, es preferible añadir un sufijo, ejemplo FV-2A, FV-2B, FV-2C, etc., o TE-25-1, TE-25-2, TE-25-3, etc.   Un instrumento que realiza dos o más funciones puede designarse por todas sus funciones. Por ejemplo, un registrador de caudal FR-2 con pluma de presión PR-4 puede designarse FR-2/ PR-4. Un registrador de presión de dos plumas como PR-7/8; y una ventanilla de alarma para temperatura alta y baja como TAH/L-21.

NORMA ANSI El estándar ANSI/ISA-S5.1 nace el año de 1949, inicialmente fue una práctica recomendada y posteriormente se publica como estándar en 1984. El estándar tuvo desde su origen el propósito de uniformizar la identificación de instrumentos dentro de la automatización industrial; dicho estándar no ha permanecido estático, ya que constantemente está sujeto a nuevas revisiones que permiten actualizarlo y enriquecerlo. En el estándar ANSI/ISA-S5.1 se indican los procedimientos requeridos para la identificación, funciones y representación gráfica de la instrumentación de los sistemas de control. La representación gráfica generalmente la encontramos plasmada en los Diagramas de Tubería e Instrumentación (DTI´s), Diagramas Funcionales o de Lazo de instrumentos, Desplegados gráficos, etc. El estándar indica normalmente un tamaño de 7/16” para el círculo que contiene la identificación y número del instrumento, aunque en los casos en donde se tenga un DTI con demasiada información, el estándar nos permite disminuir el tamaño del círculo hasta 3/8”, para optimizar el número de planos y documentos, durante la etapa de Ingeniería de Detalle, Construcción, Arranque de Plantas y Mantenimiento. La tabla 4.1 del estándar ANSI/ISA-S5.1 muestra la identificación de letras y sirve para identificar el instrumento con letras como iniciales para determinar su identificación funcional. La tabla 4.1 específica las 2 primeras columnas para letras, la primera columna identificará la variable a medir y si es necesario adicionar otra literal que indique una modificación de la variable a medir, la encontramos en la segunda columna. Por ejemplo, si se tiene un indicador de presión diferencial, el modificador de la variable presión, es tener una diferencial de presión (D) y una indicación de la diferencial de presión (I), que es la tercera columna como una función de lectura/pasiva, por tanto, la identificación con literales del instrumento sería PDI. Las letras sucesivas que identifican al instrumento se encuentran en las columnas 3, 4 y 5 de la tabla 4.1 del estándar. En la columna 3 se indica una función de lectura/pasiva del instrumento que puede ser una alarma, indicador, vidrio, un orificio de restricción (FO), una tendencia o registro (_R), una conexión de prueba(P), una sonda o un pozo en termopozos (TW), etc. En la columna 4 se define la función de salida/activa de un instrumento por ejemplo para una Válvula de Control de presión, la identificación con literales es PV en donde la literal V indica que se trata de una válvula de Control la cual es una función de salida/activa. En la columna 5, se específica un modificador de función, a las funciones de la columna 3 y 4, como variable de presión, ejemplo alta presión (H), o muy alta presión (HH), o muy baja presión (LL).

NUMERACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS Cuando se tenga un proyecto (va depender de las Bases de Diseño del Proyecto) pequeño y no se tengan asignados números para la identificación de las áreas, equipos o planta, es posible utilizar un número básico, por ejemplo: LT-1 o LT-01 o LT-001. El estándar específica que para la identificación numérica de los instrumentos pertenecientes a un lazo de control es conveniente que la instrumentación asociada a ese lazo (abierto o cerrado) tenga esa misma numeración, es decir si en el lazo existe una válvula de control de presión con identificación PV-105, la instrumentación asociada deberá tener la numeración 105, por ejemplo el transmisor, el controlador y el indicador de presión local ( manómetro) o un receptor eléctrico PI, indicado cerca de la válvula de control, quedando como PIT-105, PIC-105, PI-105 y PG-105.

También es posible numerar la instrumentación de acuerdo al área industrial, equipo o planta en donde se encuentra localizada la instrumentación, utilizando el primer dígito del número de la planta como clave de identificación del instrumento, por ejemplo: PIT-100 (en donde el primer dígito 1, indica el número de Área, Equipo o Planta) Otro criterio es numerar a los instrumentos asignando bloques de número predeterminados, por ejemplo: Para Indicador de temperatura local o termómetros Bimetálicos: TG-100 a 400. Indicador de presión local o Manómetros PG-401 a Para transmisores Indicadores de temperatura: TIT-700 a Para el caso en donde se tengan 2 instrumentos en el mismo lazo con la misma numeración, generalmente se utilizan los sufijos A y B, ver figura 3. Por ejemplo: Dos válvulas de control de flujo, mientras una está en operación la otra está en espera de ser activada en el lazo cerrado de control de flujo: FCV-100A y FCV-100B.

¿PERO COMO INICIAR LA NUMERACIÓN EN UN DTI O DTI´s? Un criterio para empezar a numerar los instrumentos en el DTI es iniciar numerando la instrumentación contenida en el plano (tamaño designado por bases de diseño), del extremo superior de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo; numerando la instrumentación del mismo tipo o variable, con un número consecutivo y así sucesivamente con toda la instrumentación del plano, dejando la misma numeración para los instrumentos que estén asociados a un lazo de control (cerrado o abierto) como se muestra en la figura 2. Esto es lo más común en proyectos de Plantas de Refinación, Plataformas, Terminales de Almacenamiento y Distribución, etc. Otro criterio para numerar es verificar las entradas y salidas a equipos dentro del proceso, de tal manera que podrían enumerarse primero los instrumentos en las entradas de los equipos y después la instrumentación a la salida de los equipos. Esto aplica a Equipos Paquete; por ejemplo, una planta PSA, para alimentar el H2 de repuesto a las plantas Hidrodesulfuradoras. Finalmente, los números utilizados para identificar al instrumento dependerán del Proyecto (Bases de Diseño), la experiencia, habilidades y pericia del Técnico especialista de instrumentos para numerar la instrumentación de los DTI´s de una planta industrial. La simbología que se muestra en la tabla 5.1.1 sirve para identificar si el instrumento es local, se encuentra en un PLC o está en un sistema de control. Esta simbología se utiliza para plasmarla en los DTI´s, desplegados Gráficos Dinámicos, planos de los Sistemas Instrumentados de seguridad (PLC, SIS). En la Figura 2 se muestra un ejemplo en donde se indica el lazo cerrado PIC-105 en acuerdo a la tabla 5.1.1 donde se muestra un desplegado compartido, en el Sistema de monitoreo y control indicado como un gráfico dinámico.

La simbología que se muestra en la tabla 5.1.2 sirve para identificar símbolos de instrumentación que se encuentra en un PLC, señales que llegan a un interlock, funciones de compuertas lógicas y luces piloto.

La tabla 5.4.1 nos muestra la simbología que debe ser utilizada para los elementos Finales de control.

NORMA SAMA La norma SAMA indica que las especificaciones declaradas por los fabricantes deben mantenerse en el instrumento al menos por un año después de su fabricación. La complejidad de las estrategias usadas para el control de la combustión requiere una notación que exceda los Diagramas de Proceso e Instrumentación (P&IDs) estándar de la ISA (Sociedad de Instrumentación, Sistemas y Automatización). La Asociación Científica de Fabricantes de Aparatos (SAMA) ha desarrollado tal notación y esto se utiliza comúnmente para definir estrategias de control de combustión. La Notación Sama Consiste en cuatro formas: • Una serie de letras para la información de la etiqueta. • Varios algoritmos matemáticos de control.

Símbolos para identificar los diversos elementos o funciones del sistema de control.

NORMA DIN

NORMA ISO

NORMA IEC El estándar IEC 62603 describe métodos y proporciona orientación a usuarios, firmas de ingeniería o laboratorios de prueba independientes, para la evaluación de los Sistemas de Control de Procesos (PCS) durante la fase de selección o licitación entre diferentes propuestas. La especificación y los procedimientos de prueba de la especificación técnica se aplican a diferentes sistemas de automatización, basados en tecnología 4-20mA, como en dispositivos de campo inteligentes (Intelligent Field Devices IFD) y por esta razón, las pruebas especificadas no son necesariamente suficientes específicamente para tareas especiales y el usuario con el fabricante, deben definir pruebas adicionales para evaluar funciones o desempeños específicos. El procedimiento para especificar los requisitos técnicos de PCS, evaluar las diferentes ofertas y llevar a cabo las pruebas en el PCS; IEC 62603 lo divide en dos pasos: definición de los requisitos técnicos del PCS (en el alcance de IEC 62603-1) y prueba del PCS elegida.

En el primer paso se definen los requisitos del proceso, en términos de desempeño para lograr un control especifico del proceso. Normalmente, estos requisitos los define un esfuerzo conjunto de ingenieros, expertos en automatización. A partir de los requisitos del proceso, los ingenieros de automatización enlistan los requisitos técnicos del PCS, para lograr los objetivos requeridos. Con base en estos dos requisitos, los proveedores preparan sus ofertas técnicas e inicia el procedimiento de evaluación. IEC 62603-1 sugiere un posible procedimiento para evaluar la adecuación de un PCS propuesto a las especificaciones, basado en un algoritmo simple que considera el peso (importancia) de cada función requerida. Después de la selección del fabricante de PCS, inicia la etapa de implementación. Cuando el PCS está listo, antes de enviar el PCS en el sitio y, a veces, incluso durante la etapa de implementación, el usuario/ingeniero puede realizar un conjunto de Pruebas de Aceptación en Fábrica FAT. La evaluación técnica de las ofertas (IEC 62603-1) se basa principalmente en la evaluación de documentos y hojas de datos, y puede requerir cálculos simples, por ejemplo, para el cálculo del desempeño. Estas verificaciones se basan en datos generales de los sistemas de automatización propuestos, no dedicados a ninguna pieza específica de hardware o software. Por el contrario, la FAT se basa principalmente en actividades de prueba en laboratorios o fábricas en un PCS específico, incluidos los dispositivos físicos y el software de la aplicación. La Figura 2 muestra el proceso típico de evaluación de PCS en un proyecto de automatización.

La primera evaluación es necesaria para seleccionar un proveedor, en base a los requisitos técnicos elaborados del PCS, verificando si los sistemas propuestos soportan las funciones y desempeños especificados, con base en los documentos suministrados por el proveedor, como hojas de datos técnicos, manuales, declaraciones de conformidad, etc. Los requisitos técnicos del PCS deben incluir la descripción del procedimiento FAT requerido. Después de la selección del proveedor, inicia la etapa de ingeniería de detalle, y el usuario emite un documento que describe los requisitos del software en detalle. El proveedor ensambla e implementa la lógica en el PCS. Después de completar estas etapas, se inician las pruebas FAT. NORMAS IRAM Cada país tiene su Organismo Nacional de Normalización, en Argentina es IRAM, Instituto Argentino de Normalización y Certificación. IRAM, en su rol de Organismo Nacional de Normalización, desarrolla de manera participativa, transparente y por consenso, normas técnicas, que contribuyen a mejorar la calidad de vida, el bienestar y la seguridad de personas y bienes. Promueven el uso racional de los recursos, la innovación, facilitan la producción, el comercio y la transferencia de conocimiento. A nivel regional, IRAM forma parte de la COPANT, Comisión Panamericana de Normas Técnicas, y de la AMN, Asociación Mercosur de Normalización. La participación de IRAM en estos organismos se concreta canalizando las propuestas y coordinando los grupos de trabajo de los sectores argentinos que toman parte de las reuniones regionales de normalización. A nivel internacional, IRAM representa a la ISO, Organización Internacional de Normalización. En IRAM, el proceso de elaboración de normas, se hace a través de los Organismos de Estudio de Normas, con la participación de representantes de distintas organizaciones que pertenecen a los

tres sectores involucrados en la creación de una norma: los productores, los consumidores y los responsables del velar por el interés general y el bien común. Todo el proceso se realiza, siempre, bajo los siguientes principios: PARTICIPACIÓN BALANCEADA, COHERENCIA TÉCNICA, CONSENSO Y TRANSPARENCIA. Como paso previo para que un proyecto de norma adquiera el carácter de norma IRAM, debe ser considerado en el Comité General de Normas (CGN), organismo independiente y honorario, encargado de examinar en forma integral todos los documentos normativos aprobados por los diferentes Organismos de Estudio.

NORMA AGA

NORMA NEMA La National Electrical Manufacturers Association (NEMA) (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos) es una asociación industrial estadounidense, creada el 1 de septiembre de 1926 tras la fusión de la Associated Manufacturers of Electrical Supplies (Fabricantes de Suministros Eléctricos Asociados) y la Electric Power Club (Club de Potencia Eléctrica).2 Su sede principal está en el vecindario de Rosslyn, en Arlington (Virginia), y cuenta con más de 400 miembros asociados. Este organismo es el responsable de numerosos estándares industriales comunes usados en el campo de la electricidad.