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 ([email protected])
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.
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