Aula 07-simbologia instrumentos

Simbologia de Instrumentos

2007

Simbologia de Instrumentos

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

FACULDADE DE ENGENHARIA AGRÍCOLA

FA 025/425- PRINCÍPIOS DE INSTRUMENTAÇÃO, AQUISIÇÃO E

PROCESSAMENTO DE DADOS

2010

Profa. Bárbara Teruel (barbarat@feagri.unicamp.br)

FT

FY

FCV

FE

PROGRAMA

- Introdução à Instrumentação

- Classes de Instrumentos

- Características Estáticas dos Instrumentos

- Erros e Calibração de Instrumentos

- Simbologia de Instrumentos

- Sensores de Força e Torque

- Sensores de Deslocamento e Velocidade

- Sensores de Vazão e Nível

- Sensores de Temperatura e Umidade Relativa

- Sensores de Pressão

-Sistemas de Aquisição de Dados

- Válvulas e Atuadores

2010

Isto é Simbologia de Instrumentos????

Isto é Simbologia de Instrumentos????

Norma ISA 5.1

– ISA 5.1 – Símbolos e Identificação de

Instrumentação (Instrumentation Symbols

and Identification).

–Editada em 1984 e Reafirmada em

13/1992.

–Objetivo – Estabelecer meios uniformes

de projetar sistemas de instrumentação

usados na medição e controle,

apresentando código de símbolos e

identificação.

–Fornece informação suficiente para habilitar qualquer pessoa rever qualquer documento mostrando medição e controle para entender os significados da medição e controle do processo.

–Não é necessário ser especialista (instrumentista).

–Não é necessário entender os detalhes e funcionamento dos instrumentos.

Norma ISA 5.1

• A norma ANSI/ISA S5.1 (1992) possui

muitos detalhes, é minuciosa.

• Norma é uma trilha e não um trilho (bitola).

• Deve haver consistência na simbologia e na

identificação em todos os documentos, em

toda a planta, nas diferentes seções da

planta, em todos os usuários.

Atenção!!!!!

Operador

Projetista

Instrumentista

Mecânico

Eletricista

Caldeireiro

Comprador

Fabricante

Desenhista

Programador

Instalador

Almoxarife

Mantenedor

Inspetor

Símbolo - Para quem é feito?

• Usuários do símbolo de instrumentação

Indústrias não cobertas pela norma

–Astronomia

–Navegação

–Medicina

–A norma ISA 5.1 é suficientemente flexível

para satisfazer muitas necessidades

destes campos específicos anteriores.

–Norma ISA 5.1 cobre a identificação de um instrumento e todos os outros instrumentos ou funções de controle associadas com ele em uma malha.

–O usuário está livre para aplicar identificação adicional, através de

• Número de série

• Número de unidade

• Número de área

• Número de planta

• Qualquer outro meio

Extensão da identificação da malha

• O que vale é o conceito, não a figura

• O melhor símbolo é o mais simples

que dá o conceito para a audiência de

modo fácil, completo e único

• Não deve haver excesso de detalhes

desnecessários

• Qualquer comunicação

– Algo para dizer

– Alguém para dizer para outro

Símbolos - Como?

–Encontrados na Instrumentação em:

• Documentação da Engenharia

– P & I – Process (Piping) and Instruments

• Painéis sinópticos e semi-gráficos

• Telas de vídeo de estação de operação

– Aplicativos possuem biblioteca de símbolos

prontos (Supervisorios)

• Literatura técnica

Símbolos – Onde?

• É a representação curta de vários detalhes

• Substitui muitas palavras

• Exprime a idéia de um dispositivo ou

função existir e ter relação física e funcional

com outros

• Símbolo é circular, instrumento pode ser

quadrado

• Linha de comunicação é única, fisicamente

podem haver dois ou mais fios

Símbolo

Devem ser usadas poucas e escolhidas

palavras associadas a símbolos

Devem ser combinados:

-Símbolo

-Identificador

-Palavras chave

Conjunto alfanumérico (letras e números)

para identificação do instrumento ou

para palavras chave auxiliares

Símbolos e palavras

• Cada instrumento ou função a ser identificada é

designada por um código alfanumérico ou tag número

(norma possui Tabela 1).

• A parte da identificação da malha do tag geralmente é

comum a todos os instrumentos ou funções da malha.

• Um sufixo ou prefixo pode ser adicionado para

completar a identificação.

• Cada instrumento pode ser representado no diagrama

por um símbolo, que pode ser acompanhado por um

tag número.

• Todas as letras de identificação de instrumentos são

maiúsculas.

Tag número

Exemplo: Tag número TIC 103

• As funções de condicionamento de sinal

ou de computação matemática (+. -, x, ,

), comparação (<, =, >, <>), lógica (OR,

AND) e conversão (i/p, p/i) devem ter os

símbolos ao lado do balão, para

esclarecer a função executada.

Tag número

• A identificação funcional do instrumento ou seu equivalente funcional consiste de duas letras ou mais letras; se duas:– A primeira letra é a variável do processo

medida ou de inicialização

– A segunda letra é a função do instrumento

• Quando houver mais de duas letras, a primeira letra é sempre a variável porém as outras letras podem ser – Modificador da variável

– Uma segunda função

– Um modificador da função.

Identificação funcional

Tag TT 101 ?????

Duas letras:

1- Variável de processo a medir

2 -Função do instrumento

T(1) T(2)

T- temperatura T- transmissor

T- transmissor de temperatura

10- no. malha

1- no. instrumento na malha

Ou

101- no. malha

Tag TIC 101 ?????

T(1) I(2) C(3)

T- temperatura

I- indicador

C- controlador

Três letras ou mais:

1- Variável de processo a medir

2 -3 Modificador da variável ou Uma segunda

função ou Um modificador da função.

T- temperatura

TIC- Controlador indicador de temperatura

101- refere-se à numeração da malha

Modificadores

• Modificadores da variável

– Diferencial (D)

– Fração (F ou r - relação)

– Momentâneo (M)

– Varredura (J),

– Segurança (S)

• Modificadores da função

– Alto (H)

– Médio (M)

– Baixo (L)

Variável e Função

• Mesma letra pode ser variável ou função

• Posição da letra determina seu significado

– PS - Chave (Switch) de Pressão

– PSV - Válvula de Segurança (Safety) de Pressão

– SI - Indicador de Velocidade (Speed)

– TIA - Indicador de Temperatura com Alarme

– AT - Transmissor de Análise

• Usar a Tabela da Norma com bom senso, pois não há regra de bolo

• O tag pode ter modificador da variável

(primeira letra) e da função (segunda

letra).

• PDIAL

- Indicador de Pressão Diferencial

(modificador de pressão)

- com Alarme (modificador do indicador)

- de Baixa (modificador do alarme).

Identificação com mais de duas letras

Identificação com mais de duas letras

• Quando o tag possuir várias letras (máximo

de 4), pode-se dividi-lo em dois tags.

• O instrumento TICAH é simbolizado por dois

balões se tangenciando e o tag por ser, por

exemplo,

– TIC-3 para o controlador indicador de

temperatura

– TAH-3 para o alarme alto associado ao

controlador.

• A identificação da malha geralmente é

feita por um número, colocado ao final da

identificação funcional do instrumento

associado a uma variável de processo.

• Esta numeração não está na norma, mas

se baseia em bom senso ou códigos

locais da empresa.

Identificação da malha

• A numeração pode ser serial ou paralela.

• Numeração paralela começa de 0 ou 1 para cada variável, TIC-100, FIC-100, LIC-100 e AI-100.

• Numeração serial usa uma única seqüência de números, de modo que se tem TIC-100, FIC-101, LIC-102 e AI-103.

• A numeração pode começar de 0, 1 ou qualquer outro número conveniente, como 101, 1001, 1201.

Identificação da malha

• O número da malha do instrumento pode

incluir o código da informação da área.

Exemplo:

TIC 500-103 e TIC 500-104 - Controladores

Indicadores de Temperatura, da área 500 e

os números seqüenciais são 103 e 104

Identificação da malha

• Quando a malha tiver mais de um

instrumento com a mesma função,

geralmente a função de

condicionamento, deve-se usar apêndice

ou sufixo ao número.

• Malha de vazão com um extrator de raiz

quadrada e um transdutor corrente para

pneumático:

• o primeiro pode ser FY-101-A

• e o segundo, FY-101-B.

Identificação da malha

• A identificação funcional do instrumento é feita de acordo com a função e não de acordo com sua construção.

• Um transmissor de pressão diferencial pode ter tag de identificação como:

– FT se associado a uma placa de orifício para medir vazão.

– LT se associado a uma medição de nível

– PDT se tem a função de medir a pressão diferencial entre sucção e descarga do compressor.

– O tag da válvula de controle de nível que manipula a vazão é LV ou LCV e não FC ou FCV.

Identificação funcional

Exemplo

• TE-301 sensor de temperatura

• TT – 301 transmissor de temperatura

• TC-301 controlador de temperatura

• TCV-301 válvula de controle de temperatura

• TIC-301-E sensor de temperatura

• TIC – 301-T transmissor de temperatura

• TIC-301-C controlador de temperatura

• TIC-301-V válvula de controle de temperatura

Diferenças de detalhes

• TIC ou TC para o controlador de temperatura são equivalentes, pois como todo controlador é também indicador, é comum simplificar e usar TC.

• Alguns projetistas usam pequenas diferenças de tag para distinguir válvulas auto controladas (reguladoras) de válvulas convencionais que recebem o sinal do controlador:

– A válvula auto controlada tem tag de TCV

– A válvula convencional tem tag TV.

Diferenças de detalhes

Tabelas (Normas)

• Definem certos blocos de identificação e

sistema de representação simbólica usados na

norma.

• Tabela 1-Letras de Identificação e Notas

para a Tabela 1:

.....define e explica os designadores de letra

individual usados como identificadores

funcionais.

• Tabela 2-Combinações Típicas de Letras:

.......facilitar a tarefa de escolher combinações

aceitáveis de letras de identificação.....

• Tabela 3-Blocos de Função – Designações

de função:

.....é uma adaptação do método SAMA (Scientific

Apparatus Manufactures Association) de

diagramar funções.

......Dois usos básicos são encontrados nestes

símbolos:

– Como blocos de função individuais em

diagramas conceituais

– Como flags que designam funções

executadas por balões em desenhos mais

detalhados.

Tabelas (Normas)

35

Tabela 1

Tabela 1-Letras para identificação dos Instrumentos

Tabela 1 -Letras para identificação dos Instrumentos

Tabela 2- Combinações típicas de letras

Tabela 2- Combinações típicas de letras

Tabela 2a- Combinações típicas de letras

Tabela 2b- Combinações típicas de letras

Tabela 2c- Combinações típicas de letras

Tabela 3a-Blocos de Função – Designações de função

Tabela 3b-Blocos de Função – Designações de função

Tabela 3c-Blocos de Função – Designações de função

Tabela 3d-Blocos de Função – Designações de função

• O balão (bubble) pode ser usado para identificar símbolos diferentes, tais como válvulas de controle, quando tal identificação for desejável.

• Nestes casos, a linha conectando o balão ao símbolo do instrumento é desenhada próxima ao símbolo, mas não tocando nele.

• Em outros casos, o balão serve para representar o próprio instrumento.

Símbolo

Não é símbolo de instrumento!!!

FT

100

FY-A

100

FIC

100

FY-B

100

FCV

100

FE

100

É símbolo de instrumento!!!!

Símbolo

• Uma breve explicação pode ser colocada junto ao símbolo ou linha para esclarecer a função de um item.

• Por exemplo, as notações de 20-60 kPa e 60-100 kPa junto às linhas de sinal para duas válvulas operando em faixa dividida (split range), tomadas juntos com os símbolos para os modos de falha, permitem completar o entendimento do objetivo.

Símbolo

Símbolo

• Esquemas e artigos técnicos usualmente contêm simbologia e identificação muito simplificadas.

• Fluxogramas de processo usualmente são menos detalhados que fluxogramas de engenharia.

• Deve haver consistência em cada aplicação.

• Cada usuário deve estabelecer o grau de detalhes que satisfaz os objetivos do documento específico ou esquema sendo gerado.

Símbolo

PT

211

½"

0-300 #

PIC

211

S.P.

C-#2

(PI)PAH

dp/dt

AO-21AI-17

PY

211AS

AS P

PCV

211

FC

Computador

Instrumento

dedicado

Instrumento

compartilhad

o

Instrumento

no campo

Válvula

de

controlePosicionador

Grau de detalhes: completo

PIC

211

Grau de detalhes: simplificado

• Símbolos são feitos por figuras simples:

– Círculos e semicírculos

– Quadrados pequenos e grandes

– Retângulos

– Triângulos

– Losangos

– Linhas

Figuras geométricas do símbolo

Figura geométrica: círculo

• Instrumentos ou sua função

• Bandeirola acerca de outro símbolo

PI

1FV

2Símbolo de um

instrumento

Bandeirola da válvula

Compartilhado

Dedicado

Computador

Intertravamento

Símbolo e filosofia do instrumento

Símbolo e local de montagem

Sala de controle Campo

Acessível Não-acessível Não-acessívelAcessível Não-acessível

Painel auxiliar Área industrial

Área industrial ou campo

Montado no campo ou área

industrial

Painel em área industrial ou campo

Dedicado

Montado no campo

Painel auxiliar

Acessível ao operador

Painel em área industrial ou campo

Compartilhado,

Montado no campo,

Painel auxiliar

Não acessível ao operador

Painel em área industrial ou campo

Compartilhado

Montado no campo

Painel auxiliar

Acessível ao operador

Estação de Operação Digital

Sala de Controle

Area industrial

DisplayPainel cego

Painel cego

- Designado por duas linhas encima da linha de alimentação.

Exemplo

ES-DC

Alimentação elétrica VDC

Simbologia do tipo de alimentação

Simbologia de Instrumentação (NBR-8190 e ISA S 5.1)

Simbologia geral de instrumentos

Simbologia geral de instrumentos

Símbolos de linha para instrumentação

Símbolos de linha para instrumentação

Símbolos gerais para instrumentos ou

funções programadas

Símbolos gerais para instrumentos ou

funções programadas

Simbologia de válvulas

Símbolos de corpos de válvulas

Simbologia de atuadores

Símbolos de elementos primários de vazão

Símbolos de elementos primários de vazão

LT

TT

FT

PT

AT

LC

TC

FC

PC

AC

Sensor de Nível Controlador de Nível

Sensor de Temperatura

Sensor de Vazão

Sensor de Pressão

Sensor de Composição

Controlador de Temperatura

Controlador de Vazão

Controlador de Pressão

Controlador deComposição

Simbologia de alguns instrumentos

Transmissor

Transmissor

Transmissor

Transmissor

Transmissor

-P&I: Diagrama de tubulações e Instrumentação.

- DPI: Diagrama de Processo e Instrumentos).

-P & I (Piping Instruments Diagram): base de qualquer desenho de processos. É

um diagrama que deve conter todos os elementos do processo (equipamento,

instrumentos, ligações acessórios, etc.)

- As linhas no DPI representam as tubulações e linhas de ligação no processo,

então é um diagrama de rotas do percurso das substâncias e produtos no

processo.

- As dimensões dos equipamentos devem estar explícitos e com cotas, seguindo

as normas.

-Um bom DTI permite simplificar as decisões sobre como controlar e

instrumentar o processo.

- Nem sempre todos os instrumentos mostrados no P&I funcionam como

instrumentos de controle.

Diagramas de instrumentação

-P&I: - ferramenta valiosa.

- Auxilia nas operações de manutenção, reforma, gerenciamento

do processo.

- Todos os componentes de um processo devem sr indicados e

identificados exatamente na posição que ocupam, atendendo às

normas.

Tipos de diagramas de instrumentação

Exemplo

Exemplo: Detalhe

Exemplos: combinações

Simbologia simplificada e identificação abreviada

usada para definir os pontos de interesse principal

de medição e controle.

Exemplos: combinações

Simbologia detalhada e e identificação mais completa

usada para descrever o sistema de controle.

• A norma ANSI/ISA S5.1 (1992) possui

muitos detalhes, é minuciosa.

• Norma é uma trilha e não um trilho (bitola).

• Deve haver consistência na simbologia e na

identificação em todos os documentos, em

toda a planta, nas diferentes seções da

planta, em todos os usuários.

Atenção!!!!!

EL 4FT elevação 4 pés)

Especificações dos instrumentos nos diagramas de processo e instrumentação

- Localização: posição real de equipamentos e instrumentos (aquecedor,

bombas, condensador, etc.)

- Círculos adjacentes identificam os instrumentos utilizados e os Tags.

- Embaixo de cada círculo que representa um instrumentos deve ser colocado

o valor da altura à qual o instrumento está instalado.

Identificação do set-point e range de operação do instrumento.

Identificação de malhas (elétrica)

- Geralmente, ponto de início de leitura: lado esquerdo para encontrar o

elemento primário.

-Transmissor FT-101, mede a diferença de pressão, provocada pela restrição

da placa de orifício.

-O transmissor gera um sinal equivalente à diminuição de pressão,

proporcional à vazão.

- Oval arredor das linhas do sinal: sistema com aterramento ou blindagem,

para evitar interferências e ruídos elétricos.

Medição de vazão com placa de orifício

-Pontos de conexão do

transmissor: terminais elétricos.

Signos positivos e negativos

indicam polaridade dos terminais.

-Transmissor de pressão com sinal

de 4 a 20 mA.

-Seta para acima: instrumento de

atuação direta (aumento de

grandeza, aumento de sinal e

viceversa).

Identificação de malhas (pneumática)

-Transmissor pressão- etiquetado como FT-301, com duas terminais

(S-subministro, O- ponto de saída).

- Range de operação do instrumento: 0-100 pol H2O.

- Ar a 20 psig: AS 20 psig

- Seta para acima: atuação direta (aumento de grandeza, aumento de

sinal e vice-versa).

-

-Sinal pneumático do transmissor passa através de uma caixa montada

em campo (JB 100), desde o ponto 1.

- Continua para caixa JB 200.

- Caixas de conexão para circuitos pneumáticos, são quadrados e

unidos verticalmente, ao igual que em circuitos eletrônicos.

Identificação de malhas (pneumática)

Exemplo 5

Exemplo 6

Diagrama de sistema de controle de temperatura

Exemplo 7

Diagrama de sistema de controle de pressão

Exemplo 8

Diagrama de sistema de controle de nível

Exemplo 9

Diagrama de sistema de controle de vazão

Exemplo 10

1. As letras usadas na identificação estão codificadas em tabelas.

2. Na identificação interessa a função e não a construção do instrumento.

3. Um registrador de pressão diferencial usado para registro de vazão é

identificado como FR.

4. Malhas de controle: a primeira letra corresponde à variável medida.

5. Uma válvula de controle que permite variar a vazão para controlar o nível

é denominada LV.

6. Quando as letras C e V são usadas em conjunto, C (Control) deve

preceder V (Valve): Válvula de controle Manual: HCV

7. As letras modificadoras devem ser colocadas logo após as letras que

modificam.

8. Para cada função de um instrumento deverá ser colocado junto ao

desenho círculos concêntricos tangenciais.

9. O número de letras não deve ultrapassar de 4. Se o instrumento é

registrador e indicador da mesma variável, o I de Indicador pode ser

omitido.

10. Todas as letras devem ser maiúsculas.

Regras básicas para simbologias

1) As letras “indefinidas” são próprias para indicação de variáveis não

listadas que podem ser repetidas em um projeto particular.

-Se usada, a letra deverá ter um significado como “primeira-letra” e outro

significado como “letra-subsequente”.

- O significado precisará ser definido somente uma vez e uma legenda

para aquele respectivo projeto.

- Por exemplo: a letra N pode ser definida como Módulo de Elasticidade

na “primeira-letra” na “letra-subsequente”

2) A letra “não-classificada”, X, é própria para indicar variáveis que serão

usadas uma vez, ou de uso limitado.

-Se usada, a letra poderá ter qualquer número de significados como

“primeira letra” e qualquer número de significados como “letra-

subsequente”.

- Exceto para seu uso como símbolos específicos, seu significado deverá

ser definido fora do círculo de identificação no fluxograma.

- Por exemplo: XR-3 pode ser um “registrador de vibração”,XR-2 pode ser

um “registrador de tensão mecânica” e XX4 pode ser um ¨osciloscópio

de tensão mecânica”.

Notas relativas às tabelas de símbolos

3) Qualquer primeira-letra, se usada em combinação com as letras

modificadoras D (diferencial), F (razão) ou Q (totalização ou integração), ou

qualquer combinação, será tratada como uma entidade “primeira-letra”.

- Então, instrumentos TDI e TI medem duas diferentes variáveis, que são:

temperatura diferencial e temperatura.

4) A “primeira-letra” A, para análise, cobre todas as análises não listadas

na Tabela apresentda e não cobertas pelas letras “indefinidas”.

- Cada tipo de análise deverá ser definido fora do seu círculo de indefinição

no fluxograma.

- Símbolos tradicionalmente conhecidos como pH, O2, e CO, têm sido

usados opcionalmente em lugar da “primeira-letra” A.

- Esta prática pode causar confusão particularmente quando as

designações são datilografadas por máquinas que usam somente letras

maiúsculas.

5) Uso da “primeira-letra” U para multivariáveis em lugar de uma

combinação de “primeira letra” opcional.

Notas relativas às tabelas de símbolos

6) Uso dos termos modificadores alto, baixo, médio ou intermediário e

varredura ou seleção é preferido, porém opcional.

7) O termo “segurança” se aplicará somente para elementos primários de

proteção de emergência e elementos finais de controle de proteção de

emergência.

-Então, uma válvula auto-operada que previne a operação de um sistema

acima da pressão desejada, aliviando a pressão do sistema, será uma

PCV, mesmo que a válvula não opere continuamente.

- Entretanto esta válvula será uma PSV se seu uso for para proteger o

sistema contra condições de emergência, isto é, condições que colocam

em risco o pessoal e o equipamento, ou ambos e que não se esperam

acontecer normalmente.

- A designação PSV aplica-se para todas as válvulas que são utilizadas

para proteger contra condições de emergência em termos de pressão, não

importando se a construção e o modo de operação da válvula enquadram-

se como válvula de segurança, válvula de alívio ou válvula de segurança e

alívio.

8) A função passiva “visor” aplica-se a instrumentos que dão uma visão

direta e não calibrada do processo

Notas relativas às tabelas de símbolos

Bibliografia recomendada

- Beckwith,T.G.; Buck,N.L. Mechanical Measurements. Massachusetts: Addison Wesley

Publishing Company, 1965, 559p.

- Bega, E.; Delmée, G.J.; Conh, P.E.; Koch, R.; Finkel, V. S. Instrumentação Industrial.

Editora Inter-ciência. SP. 2003. 541 p.

- Doebelin, E.O. Measurement Systems: Application and Design. 9a ed. New York:

McGraw-Hill Book Company, 1982, 772p.

- Silva, G. Instrumentação Industrial- FXS, Gestão de Marketing, Ltda. Portugal.

2005. 770 p.

- Wernek, M.M. Transdutores e Interfaces. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos.

Editora S. 1996. 225 p.

- Paton, B. P. Sensors: transducers & LabVIEW. Prentice Hall PTR. 1998.

-Regazzi, R. Pereira, S. P.; Silva Jr., F. M. Soluções Práticas de Instrumentação e

Automação. Editora 3R KW. 2005. 350 p.

- Control System Documentation – Applying Symbols and Identification, Raymond

Mulley, ISA, 1993

- ABNT 03.004, NBR 8190, Simbologia de Instrumentação, Out/1983

- ISA-S5.1-1984, Instrumentation Symbols and Identification, ISA

- ISA-S5.3-1983, Graphics Symbols for Distributed Control/Shared Display

Instrumentation, Logic and Computer Systems.