Este documento trata sobre la simbología e instrumentación industrial según la norma ISA. Explica el objetivo de ISA, su simbología, conceptos fundamentales de sistemas de control e instrumentos, así como ejemplos de diagramas de instrumentación.

1. INSTRUMENTACION
INDUSTRIAL
Ing. Marcelo García T.
Quito, Junio 2013
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2. 2
OBJETIVO
Conocerá las normas y simbología
ISA, códigos y normas de estandarización
mundial.

3. SIMBOLOGÍA ISA
ISA nació oficialmente como Instrument
Society of America (Sociedad de
Instrumentos de America) el 28 de abril de
1945, en Pittsburg, Pennsylvania, EEUU.
En el otoño del 2000, el consejo de
delegados de la sociedad de ISA, aprobó
legalmente el cambio de nombre ISA-The
instrumentation, Systems and automation
Society (ISA – Sociedad de
instrumentacion, Sistemas y automatización)
Fig. 1 Logo inicial ISA
Fig. 2 Logo actual
ISA
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4. OBJETO DE ESTUDIO DE LA
NORMA ISA
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5. CONCEPTOS FUNDAMENTALES EN
SISTEMAS DE CONTROL:
La Ingeniería de Control surge por la necesidad del hombre de mejorar
su estándar de vida y de que algunas tareas sean realizadas en forma
automática, es decir no requieren intervención directa del hombre.
Para entrar al estudio de los Sistemas de Control, se deben definir los
siguientes términos:
Proceso
Sistema
Control
Planta
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6. Conjunto de fases consecutivas en un fenómeno
natural, en un área o en una actividad, que tiene
cambios de estado de acuerdo a condiciones
dadas.
Ejemplo: Procesos eléctricos, mecánicos,
manufactura, alimentos, energía, hidrocarburos,
transporte, comunicaciones, entre otros.
CONCEPTO DE PROCESO:
Fabrica de Manufactura
CONCEPTO DE PLANTA:
Conjunto de equipos o elementos de
maquinas que actúan juntos con el propósito
de realizar una operación en particular.
Ejemplo: Plantas eléctricas, de Gas,
Químicas, Hidroeléctricas, energía nuclear, de
fabricación, entre otros.
Planta de Hidrocarburos 6

7. CONCEPTO DE SISTEMA:
Conjunto de elementos y reglas que organizados e interrelacionados entre si,
contribuyen a generar un resultado. Poseen características propias que los
definen, que pueden ser constantes (parámetros del sistema) y cambiantes en el
tiempo (variables del sistema) las cuales permiten determinar su
comportamiento.
SISTEMAEntrada Salida
Elementos y Reglas
Parámetros del Sistema
Variables del Sistema
CONCEPTO DE CONTROL:
Es una estrategia que verifica lo que ocurre (realidad) con respecto a lo que
debería ocurrir (objetivo) y de no existir concordancia se toman acciones
para corregir la diferencia.
CONTROL
Objetivo
Acción
Realidad
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8. CONCEPTO DE SISTEMA DE CONTROL:
Son sistemas que permiten que los procesos se ejecuten bajo ciertas
condiciones corrigiendo desviaciones, a través de parámetros establecidos
como referencia y aplicando diversos métodos y acciones de regulación
para garantizar las condiciones deseadas.
Mide el Nivel
Tanque
Abre Válvula
Salida de Fluido
Regula el Nivel
Acelerador
Velocidad
Real
Velocidad
Deseada
Medidor
VehículoConductor Acción
Control de Nivel en un Tanque
Control de Velocidad en un Vehículo
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9. METODOLOGIAAPLICADA AL ESTUDIO DE LOS
SISTEMAS DE CONTROL:
Proceso
(Realidad)
Modelos
Matemáticos
Análisis
Controladores
Estrategias
(Simulación)
Valido?
Implementación
SI
NO
Especificaciones
Unidad 1
Unidad 2
Unidad 3
Unidad 4
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10. ELEMENTOS BASICOS DE UN SISTEMA DE CONTROL:
Proceso:
es el objeto o elemento a regular, es decir donde se darán los cambios.
Variables:
Variable Controlada: variable a mantener dentro de ciertas condiciones.
Variable Manipulada: variable modificada intencionalmente para influir en la
variable controlada.
Valor Deseado: valor de referencia al cual se quiere llevar la variable controlada.
Variable de Perturbación: variable que produce desviación entre la variable
controlada y el valor deseado.
Instrumentos:
Medidor: elemento a través del cual se visualiza el comportamiento de las
variables.
Controlador: dispositivo que permite evaluar las condiciones para emitir las
acciones de control.
Actuador: dispositivo que ejecuta la acción de control directa sobre el proceso.
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11. EJEMPLO DE UN SISTEMA DE CONTROL:
Tanque de
Agua
Flotador
Proceso: Tanque
Sistema de Control de NIVEL
Variable controlada: Nivel Tanque
Variable manipulada: Flujo entrada
Valor deseado: Altura del tanque
Variable de perturbación: Filtración
Medidor: Flotador
Actuador: Flotador
Controlador: Flotador
Proceso: Tanque
Variable controlada: Nivel Tanque
Variable manipulada: Flujo salida
Valor deseado: Altura del tanque
Variable de perturbación: Filtración
Medidor: Observador (persona)
Actuador: Válvula Manual
Controlador: Operador (persona)
Tanque
de Agua
Válvula
V-1

12. ESQUEMAS DE CONTROL
Los proceso de control están envueltos de variables que se desean
mantener en un valor deseado. Dichas variables entran y salen del mismo
proceso por ejemplo: caudales, temperaturas, niveles, composiciones, etc.
Para cada una de estas variables se establecerá un valor deseado
llamado punto de ajuste o punto de referencia.
Las perturbaciones son también entradas al proceso pero sobre las que
no se pueden actuar y tienden a llevar a las variables controladas fuera de
sus condiciones deseadas. Será entonces necesario contar con algún
sistema de control para ajustar las variables manipuladas a manera de
mantener las variables controladas en su valor deseado a pesar de las
perturbaciones.
También puede ser necesario modificar los valores deseados
requiriéndose entonces modificar las variables manipuladas para llevar las
variables controladas a sus nuevos valores.

13. 13
Proceso Industrial (LA CLASICA)
• Conjunto de etapas o fases las cuales permiten
transformar materias primas en productos y
subproductos, con el uso de suministros y la
adición o secuestro de energía, mediante
reacciones o cambios físicos, con el objetivo de
agregar valor a una materia

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Materias Primas
• Elementos de origen natural o
artificial, que, introducidos en un
proceso, mediante transferencia de energía, de
materia o de movimiento, son transformados en
productos o subproductos.

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Suministros
• Elementos necesarios para poder transformar la
MP en Productos y subproductos.
•Aguas de refrigeración
•Vapor de baja, media, alta
•Etc.

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Energía
Necesaria para hacer andar un Proceso:
•Energía eléctrica (bombas, sistemas de control)
•Energía química (combustible, calor de reacción)
•Energía humana (operación y control)

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Operaciones unitarias
Generalmente, un proceso puede descomponerse
en la siguiente secuencia:
1. Entrada de Materias primas
2. Operaciones físicas de acondicionamiento
3. Reacciones químicas
4. Operaciones físicas de separación
5. Productos

18. SISTEMAS DE CONTROL
Existen 5 tipos:
Control realimentado manual:
El operador observa (censa) el valor
real de la variable controlada.
Lo compara con el valor deseado.
Toma una decisión (controla).
Modifica (actúa) el valor de la
variable manipulada.
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19. 2) Lazo realimentado automáticamente
Dispositivo de medición
(SENSOR).
El valor es entonces
transmitido
(TRANSMISOR)
Al equipo de control
(CONTROLADOR)
Las valores de
corrección son enviados
a los elementos finales
de control (ACTUADOR-
ELEMENTO FINAL) 19

20. 3) Control de lazo abierto (prealimentado, en
avance, en adelanto)
El operador debe conocer cuando y como ajustar la variable manipulada para
compensar los efectos de las perturbaciones en forma exacta.
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21. 21
4. Control prealimentado automático
Deben existir sensores para medir las perturbaciones entrando al
proceso. Basado en los valores medidos de las perturbaciones, el
valor deseado de la variable controlada y de la información del
proceso incorporada a él, el control prealimentado calcula el valor
requerido de la variable manipulada para eliminar el efecto de las
perturbacones.

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5. Control realimentado

23. FUNDAMENTOS DE INSTRUMENTACIÓN APLICADOS AL CONTROL :
Variables: se relacionan con la naturaleza del proceso a controlar. Son tan
diversas como los procesos. Ejemplo:
Presión, Flujo, Nivel, Temperatura, Corriente, Voltaje, Densidad, Peso, Posición,
Frecuencia, etc.
Instrumentos: dispositivos que miden, indican, controlan, almacenan
información, manipulan mecanismos y modifican estados. Influyen en las
variables y los estados del proceso.
La Instrument Sociaty American (ISA) establece la nomenclatura y
simbología de los instrumentos utilizados en la ingeniería de control. Permite
identificar y representar los sistemas de control a través de los diagramas de
instrumentación.
El formato para la identificación del instrumento según la ISA es el siguiente:
XXYY – ZZ – NN
XXYY: Identificación del Instrumento. Este código esta formado por dos
subcodigos. El primero (XX) se refiere a la variable y el segundo a la función del
instrumento.
ZZ: Identificación del Lazo o Área en el cual se encuentra ubicado el
instrumento.
NN: Identificación del número del instrumento en una misma función.
(Opcional)
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24. 24
A continuación de da una lista de algunos de los documentos
relacionados con el sistema de instrumentación de una planta industrial:
•Diagrama de flujo de proceso
•Diagrama de tuberías e instrumentos
•Diagramas de lazo
•Planos y especificaciones del tablero de control
Entre las normas internacionales empleadas en la preparación de estos
documentos, se encuentran las siguientes de la ISA:

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LETRAS DE IDENTIFICACIÓN
En los diagramas, cada instrumento estará representado por una etiqueta o
identificación y por un símbolo. La etiqueta es un conjunto de letras y
números que indican cuál es la variable medida o controlada y cuales son
las funciones del instrumento . La simbología empleada en el diagrama
permite ubicar el instrumento, determinar el tipo de señales empleadas y otras
características de los mismos.

26. 26
En general, la etiqueta de identificación está compuesta de
dos partes:
1. Identificación Funcional
2. Identificación de Lazo
Ejemplo:

27. 27
LETRAS DE IDENTIFICACIÓN
La siguiente tabla muestra el significado de las letras dependiendo su
posición dentro de la etiqueta del instrumento:

28. 28

29. 29

30. 30

31. 31
Regresando al ejemplo:
T IC 10 A
1ra letra Letras
sucesoras
No. de lazo Sufijo
TEMPERATURA
INDICADOR
CARÁTULA
No. DE LAZO
SUFIJO

32. Símbolos habituales para la instrumentación:
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4.3 SIMBOLOGÍA DE SEÑALIZACIÓN
Los tamaños de las etiquetas y los símbolos
óptimos pueden variar dependiendo en donde
o no es reducido el diagrama y dependiendo
el número de caracteres seleccionados
apropiadamente acompañados de otros
símbolos de otros equipos en un diagrama.

34. 34
La etiqueta o rótulo del instrumento, se
encerrará dentro de un círculo de
aproximadamente 1 cm de diámetro, el cual
indica la localización del instrumento, ya sea
que este esté en instalado:
• Directamente en el campo:

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• En un tablero de control accesible
• En la parte interior (trasera)

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Líneas de interconexión (señales)
Las líneas de señales pueden ser dibujadas
en un diagrama enteramente o dejando la
parte apropiada de un símbolo en cualquier
ángulo.
Flechas direccionales podrían ser agregadas
a las líneas de las señales cuando se
necesite aclarar la dirección de flujo para
información .

37. TIPOS DE SEÑALES
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38. 38
Los hexágonos se usan para designar
funciones de computadora.
Los controladores lógicos programables se
simbolizan con un rombo dentro de un
cuadrado

39. 39
Los símbolos indican la posición en que están montados los
instrumentos. los símbolos con o sin líneas nos indican esta
información. A continuación se muestra una tabla de cómo los
círculos indican la posición de los instrumentos.

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Las líneas punteadas indican que el instrumento está montado en
la parte posterior del panel el cual no es accesible al operador.

41. CLASIFICACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN CONTROL :
Función:
Controlador: ejecuta algoritmos de control
Transmisor: mide y transmite variables en forma de
señales
Válvulas: ejecutan acciones sobre los procesos
Elementos finales: ejecutan acciones. Relés, bombas.
Convertidores I/P: convierten señales de presión a
corriente
Sensores: detectan una condición del proceso
Energía:
Electrónico: funciona con corriente, voltaje.
Neumático: funciona con presión de aire
Hidráulico: funciona con presión de aceite
Señal:
Analógica: funciones continuas. Rango de valores.
(Presión, temperatura, tiempo, etc.)
Digital: funciones binarias. Dos estados (ON/FF)
SIMBOLOGIA PARA DIAGRAMA DE INSTRUMENTOS :
CONEXIÓN AL PROCESO
O ENLACE MECANICO
CONEXIÓN SEÑAL
NEUMATICA
(PRESIÓN AIRE)
-
CONEXIÓN SEÑAL
HIDRAULICA
(PRESIÓN ACEITE)
CONEXIÓN SEÑAL
ELECTRICA
(ELECTRONICO)
CONEXIÓN SEÑAL
ELECTROMAGNETICA
( INALAMBRICO)
XXYY
ZZ-NN
SIMBOLO
INSTRUMENTO
(TRANSMISOR, CONTROLADOR, ETC)
V-1
V-2
V-3 V-4
E-1
Válvula
Manual
Válvula Control
Neumática
Válvula Control
Motorizada
Válvula Solenoide Bomba Eléctrica
s
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42. 42
EJEMPLO 1

43. 43
EJEMPLO 2

44. 44
Representaciones gráficas de procesos
Entregan información con distintos niveles de detalle (bajo, medio,
alto) dependiendo del requerimiento de información. Existen:
•Descripción de un Proceso
•Diagrama de Bloques
•Diagrama de Flujo de Procesos
•Diagrama de cañerías e instrumentos

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Diagrama de Proceso
Muestran en forma esquemática el proceso, sus sistemas
de control y la relación que hay entre un equipo y otro.
Indican las T, P, y Q a la capacidad de diseño garantizada.
Además las dimensiones relativas aproximadas de los
equipos. También se agregan datos que sirvan a la
operación, tales como X de productos , datos básicos
generales como T de agua de refrigeración, T de aire, etc.

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Diagrama de Proceso

47. 47

48. 48

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Plano de planta (Plot plan)
Con las dimensiones de los equipos determinados
anteriormente y con las dimensiones aproximadas de los
equipos que se compran (y de los cuales todavía no hay
planos) se dibuja el plano de planta. Se establecen los
niveles físicos (pisos) y elevaciones de ésta.
Los equipos se ubican considerando:
Una buena separación entre equipos que permita a la vez
una fácil operación, mantención y líneas cortas
Distancia adecuada desde la sala de control (manual)
Secuencia del proceso y procedimientos de operación

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P&ID (Piping and instruments Diagram)
Son documentos de comunicación entre los gruppos de
trabajo que están interviniendo. Es el documento
más importante de un proyecto porque en él está
todo lo que comprende al proceso. Son una vista de
una dimensión de la planta. Los distintos grupos que
intervienen usan el P&ID para su trabajo. Siempre se
va actualizando.

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P&ID (Piping and instruments Diagram)
Los P&ID son planos basados en el PFD (process flow
diagram) que muestran todos los aspectos físicos de
la planta y de los equipos. El P&ID debe tener
indicadas todas las líneas de
interconexión, líneas de puesta en
marcha, válvulas, drenajes, instrumentos, loop
o lazos de control, sistemas de
protecciones, puntos de muestreo, conecciones
al sistema de aguas aceitosas, etc.

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P&ID (Piping and instruments Diagram)
Tiene por objeto:
1. Tener claridad para revisar los procedimientos de puesta en marcha,
vaporizaciones, gasificaciones, puntos de bloqueo, paletas, lavados, etc.
2. Establecer todas las líneas para su dimensionamiento
3. Revisar por otros grupos si están cubiertas sus necesidades (mantención,
laboratorio)
4. Especificaciones mecánicas
5. Establecer condiciones de operación de diseño.

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P&ID (Piping and instruments Diagram)