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Planos y Normas

Planos y Documentos En Automatización

INACAP Los Ángeles 20112

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• En Chile:

– El Instituto Nacional de Normalización (INN), fundación dederecho privado creada por CORFO, es un organismo técnico, sinfines de lucro, que contribuye al desarrollo productivo del paísfomentando el uso de la metrología y de las normas técnicas porparte de entidades públicas y privadas, y acreditando a lasempresas y organismos de certificación.

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• Normas INN relacionadas con el dibujo:

– NCh14.Of1993 ISO 7200 Dibujos técnicos - Cuadro de rotulaciónOficial– NCh1253.Of1993 ISO 406 Dibujos técnicos - Tolerancias para dimensiones lineales y angulares - Indicación en los dibujosOficial– NCh1193.Of1993 ISO 128 Dibujos técnicos - Principios generales de representaciónOficial– NCh13.Of1993 ISO 5457 Dibujos técnicos - Formatos y elementos gráficos de las hojas de dibujoOficial– NCh16.Of1993 ISO 129 Dibujos técnicos - Dimensionamiento - Principios generales, definiciones, métodos de ejecución e indicaciones especialesOficial– NCh1630/1.Of1993 ISO 2768/1 Dibujos técnicos – Tolerancias generales - Parte 1: Tolerancias para dimensiones lineales y angulares sin la especificación individual de toleranciasOficial

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NORMA INN (NCh13-ISO 5457 )

Datos básicos para leer un formato:1.- Señales de Corte.2.- Coordenadas.3.- Margen.4.- Rótulo o Viñeta.5.-Tabla de Escala.

Tipos de Formatos (tamaño del papel):ISO A4 (210mm x 297mm)ISO A3 (297mm x 420mm)ISO A2 (420mm x 594mm)ISO A1 (594mm x 841mm)ISO A0 (841mm x 1189mm)

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NORMA INN (NCh13-ISO 5457 )

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Diagrama de Proceso e Instrumentación (P&ID)

• La incorporación de instrumentos al proceso se desarrolla para reducir progresivamente la incertidumbre asociada a la operación de un proceso, y se avanza en distintos grados de refinamiento. Se debe entender, en primer lugar, que una válvula no es, en su función, particularmente distinta a una bomba de impulsión ya que se podría plantear que una bomba de impulsión es un equipo de proceso que eleva la presión de una línea, mientras que una válvula la disipa (pierde carga o presión). ¿Sería razonable clasificar las bombas como equipo y las válvulas como instrumentos?.

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• No cabe duda que, así planteado, bombas y válvulas son equipos y así se considerará en este texto, particularmente para incorporar aquellos casos en que la elevación de presión no es por necesidades de transporte sino que de la reacción o la separación (por ejemplo, separación de oxígeno y nitrógeno del aire mediante tamices moleculares). Esta aclaración, sin embargo, no excluye que en el diagrama de instrumentación deben figurar todas las bombas y válvulas necesarias. Además, es responsabilidad de la etapa de instrumentación asegurar la instalación de válvulas y bombas que permitan la correcta operación del proceso (por ejemplo, en el caso de un filtro de lavado discontinuo, las válvulas son instrumentos).

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• Los instrumentos, en cambio, serán aparatos (es decir, también equipos, pero de otro tipo) dedicados a funciones de manejo concreto del proceso. Es decir, un manómetro y un termómetro son instrumentos (amén de ser equipos); pero, si el manejo requiere que la presión y la temperatura estén en un valor determinado, se deberá saber qué variables de operación modificar para que la presión y la temperatura esté en un valor determinado. Por ejemplo, podría ser necesario variar un flujo de reactivo, con lo que la válvula (si es un gas, p.e.) o la bomba (si es un líquido, p.e.) que se use para la regulación será un instrumento.

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• La operación propuesta para el proceso se sintetiza en el diagrama de instrumentación y canalizaciones de la planta, que contiene la forma precisa de interconectar las operaciones y la forma precisa de manejar la planta. Junto al diagrama se debe redactar la memoria de instrumentación y canalizaciones, que describe en forma precisa las acciones que se deben realizar cuando la planta está en uno u otro estado (se utiliza el término estado para referirse a un vector que contiene todas las variables de proceso; pero, con el término estado, se debe poner atención al contexto pues para los ingenieros eléctricos el estado de una variable es definir si está activa o inactiva: p.e. el estado de una válvula sería abierta o cerrada). En síntesis, se debe establecer cómo llevar la planta al estado deseado (usualmente algún óptimo bien definido en el diseño).

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• Al igual que para las unidades de proceso, los instrumentos deben costearse gruesamente, ya que la empírica indica que estos conforman una parte importante del costo de las plantas (del orden del 15% como empírica estándar). Conforme el proyecto avanza a ingeniería de detalles, se deberán obtener cotizaciones (primero "presupuestarias" y luego a firme) de cada instrumento asociado, contactando para ello a los proveedores del caso, y/o cotizaciones de fabricación de ser el caso.

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• Más adelante figuran varios diagramas P&ID que pueden ser utilizadoscomo ilustración a esta discusión y puede ser recomendable verlos eneste momento. Las figuras contienen elementos típicos de un P&IDpero, a veces, adolecen de rótulos en los equipos, especificaciones delpropósito, etc. los que deben ser estudiados en el texto atinente a cadafigura. Una vez aclarada (en los estudios de ingeniería básica o defundamentos) la tecnología a utilizar, se debe establecer la forma demanejo de la planta (su operación). Un ejemplo evidente es que si unaplanta debe cumplir requisitos de producción cambiantes en el tiempo,se deberá contar con un sistema de modificación de los flujos a travésde la planta (en este caso se habla de conseguir que los procesosobedezcan un requisito, o consigna de producción). Un segundoejemplo se puede obtener al considerar que los procesos están sujetosa influencias ambientales que podrían ser importantes y, sin embargo,el diseño considera que tales influencias deban ser nulas (en este casose habla de conseguir que los procesos sean inmunes a lasperturbaciones ambientales).

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• Para los ingenieros de proceso, es muy natural diseñar losequipos de la planta en estado estacionario, de manera que lasecuaciones modelo (típicamente en la forma de ecuacionesdiferenciales) se transformen en simples ecuacionesalgebraicas. Esta hipótesis simplifica, sin duda, los cálculosasociados al diseño pero incorpora incertidumbres respecto a laoperación, puesto que los procesos son dinámicos. Si elingeniero de diseño no dispusiese de razones fundadas paracreer que la planta se puede operar en un punto deseado, seríasimplemente una barbaridad adoptar la hipótesis de estadoestacionario.

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• La forma de manejo ocupa, entonces, un lugar crítico en eldesarrollo de un diseño. Parte de la complejidad de la tarea dediseño radica en que los equipos e instrumentos necesariospara que la operación se mantenga en el punto de operacióndeseado se deduce de aspectos empíricos, del requerimientode diseño, de las ecuaciones de diseño y de las hipótesisadoptadas en las etapas.• Un P&ID o un Diagrama de proceso e instrumentación, es un“diagrama” de forma lineal y esquemático, que refleja unproceso de elaboración o automatización ya definido. Esteplano se considera como el plano de partida de cualquierproyecto de instrumentación, presenta el proceso y muestra laparticipación de instrumentos que hacen posible dicho proceso.

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• Los diagramas de instrumentación del proceso o diagramas de instrumentación y proceso (P&ID's) son una buena fuente de información incluyendo todas las variables del proceso en elsistema como también la información de cada uno de los instrumentos en los lazos (ver figura 4.4).• Además da origen a todos los documentos y planos restantes de la especialidad. Muestra como interactúan un conjunto deinstrumentos entre sí, formando un lazo. Hay que tener unavisión clara de la ubicación de los instrumentos y su ruta dealimentación ya sea eléctrica o neumática, originando así, unplano de canalización.

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• Un P&ID deja claro los instrumentos que actúan en terreno y los que actúan desde un panel, llevando a la realización de planos de diseño, disposición de componentes y de interconexiones de un panel. Se aprecian también en un P&ID los instrumentos que se repiten en diversos sectores del proceso, los llamados instrumentos típicos. Estos instrumentos originan los planos de detalles de instalación de instrumentos.


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Información

Proceso

Instrumentos

asociados

Señales

ubicación

Variables a controlar

Variables a manipular

Lazos de control

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Diagrama de Proceso y Control (P&C)

• Estos planos sólo se diferencian de sus similares los P&ID, por no contener la información de instrumentos de terreno y por llevar la lógica de seguridad de funcionamiento en la parte inferior del formato.

• Tienen la misma finalidad que los P&ID, pero no son tan fáciles de interpretar, por lo general se utilizan en procesos papeleros, donde la información de los equipos es demasiada y es necesario simplificar la gráfica de proceso. Donde existe un P&C el índice de instrumentos es de vital importancia.

• Por lo general no son tan rígidos en el uso de normas, siempre necesario acompañarlos con un plano de simbología. Últimamente se ha tratado de evitar éste tipo de plano y reemplazarlo por un P&ID, aunque se generen más planos, debido a la información faltante que no es mostrada en un P&C.

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Índice de Instrumentos

• De un P&ID o P&C es originado el listado o índice de instrumentos, sedebe tener la información sobre la cantidad de instrumentos que intervienen en el proceso como a la vez los que pertenecen a undiagrama de lazo, tanto elementos de terreno, panel y funciones.• Contiene el número de lazo, y designación funcional de losinstrumentos según norma ISA, descripción, servicio, ubicación, marca,modelo, rango, referencia a otros documentos y planos de apoyo,hojas de datos, entre otros datos. Puede ser desarrollado en conjuntocon el P&ID o P&C.• Es el principal documento técnico, como en el caso de un P&C, quetiene la responsabilidad de entregar la información necesaria al usuariopara entender cabalmente y con precisión el proceso y el control, yaque éste tipo de plano no informa de todos los instrumentosrelacionados a un lazo de control.

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Índice de Instrumentos

• El formato depende del proyecto y el cliente, puede ser realizado en software de CAD o programas de planillas, también como base de datos, esta última permite llevar un control y generar reportes con filtros y macros para una aplicación especial.• Este documento es el inicio para tener una idea de cuantos detalles de montaje, diagramas lógicos, diagramas de lazo, etc. son necesarios realizar en el proyecto, además para localizar instrumentos en los planos de canalización.• En la figura 3.2 se muestra una hoja típica de un índice de instrumentos, para un proyecto de automatización y control industrial.

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Criterio de Diseño.

• El criterio de diseño, ya sea de sistemas, como por ejemplo, telefonía, detección de incendio, comunicación, etc. , es de gran importancia para complementar el trabajo entre la gente de terreno y de proyecto, como así también para realizar cotizaciones de equipos y sistemas. Además ofrece en detalle como se realizará el trabajo.

• Éste documento contiene lo siguiente:

1. Contenidos propios de cada especialidad según la práctica normalmente aceptada2. Criterios específicos previos para el desarrollo del proyecto.3. Condiciones de operación.4. Capacidades y disponibilidad de equipos existentes, modificados ynuevos.5. Grados de mecanización y/o automatización ( cuando corresponda).6. Plazos disponibles de paralización de instalaciones existentes paraefectos de la ejecución de modificaciones o ampliaciones.7. Otros

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Especificación Técnica.

La especificación técnica, como por ejemplo, montaje deinstrumentos, instrumentos de terreno, sistema de control, etc., son de granutilidad y desarrollan un tema del proyecto específico en su totalidad, como así también ayudan al departamento de adquisiciones para realizar las compras de instrumentos, equipos y sistemas. Por lo tanto pueden ser, generales, de diseño, de equipos, de materiales, de compra, de construcción y montaje. Éste documento cubre aspectos formales y de contenidos mínimos de la especificaciones emitidas en el proyecto. En caso de existir aspectos no cubiertos por esta instrucción, cada especialidad debe complementar sus especificaciones como corresponda.En éste se definen las partes que intervienen en el cicloEspecificación-Requisición. Son utilizadas para solicitar a fabricantes-diseñadores calificados, osea "Proponente", propuestas privadas por el suministro de los equipos, servicios técnicos asociados y otras prestaciones que se detallan más adelante.

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Éste documento contiene lo siguiente:Portada.Índice.Introducción.Objetivos.Alcance:- Equipos.- Repuestos e Insumos.- Herramientas Especiales.- Asistencia Técnica.- Planos, Documentación (Catálogos)- Sub-Proveedores.- Plazos de Entrega de Información Técnica, Equipos y AsistenciaTécnica. La información técnica debe ser entregada en idioma original,pero siempre con una versión traducida al castellano.Exclusiones del Suministro:- Equipos y materiales a ser suministrados por otros

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- Trabajos ExcluidosLímites de Batería.Normas y Estándares.Requerimientos de los Suministros.Montaje.Inspecciones y Pruebas.Embalaje y Transporte.Garantías:- General.- Materiales y Diseño.- Garantía de Rendimiento.- Plazos de Entrega de Información Técnica.- Plazos de Entrega de Equipos y/o Materiales.Condiciones de Aceptación.Servicio Técnico.Información suplementaria:- Condiciones Generales de Operación.- Hoja de Requerimientos de Planos y Documentos.- Data Sheet del Equipo.

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- Planos que muestren el emplazamiento donde va a estar ubicado elequipo.- Condiciones Especiales, si las hubiere, de calce con instalacionesexistentes. (altura, temperaturas, viento, sismo, etc.).Anexos.Planos de ubicación (cuando sea necesario).Hoja de datos .Planos.Esquemas

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Requisición Técnica.

La Requisición de Compra (PURCHASE REQUISITION), en adelante "PR" es un documento que se prepara en un formato tabulado por ítemes (ver figura 3.7), y cuyo propósito es generar una Orden de Compra (O.C.). Para este efecto la "PR" contiene toda la información necesaria para la Unidad de Adquisiciones (U.A.) del proyecto que solicite cotizaciones a proveedores recomendados en la misma "PR" y a otros, que no estando en la "PR" lo están en la "Lista de Proveedores del Cliente". Esto último es a opción de la U.A. La "PR", especialmente en Proyectos "Fast Track", podrá ser llenada en forma manuscrita,pero con letra de imprenta y en forma clara y limpia. Se reemitirán revisiones de las "PR" cuando se produzca alguna de estas situaciones:- Cambio de Especificación- Cambio de Instrucciones- Cambio en el precio- Cambio en el "Tag-Number" del ítem- Eliminación o Ampliación de ítem

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Existen documentos Anexos a la Requisición y cuando se requiera,

se anexará al Formato de "PR" los siguientes documentos:a) Especificaciones de Equipos o Materialesb) Planos, croquis, etc. que definan forma, características de diseño,dimensiones, ubicación, conexiones y otras informaciones necesarias para cotizar.c) Hojas de datos, conteniendo toda la información del equipo (bombas, motores, instrumentos) con el "Tag-Number" del equipo. En estos casos, cuando se anexa hoja de datos, en la "PR" se identificará sólo el ítem con el Tag-Number actuando la "PR" como un Transmittal.Las requisiciones preparadas deberán ser aprobadas por el Jefe de Área ó por el Líder de Especialidad, para luego ser sometidas a la aprobación del Jefe del Proyecto. Este último deberá resolver, dentro de las normas y procedimientos propios de cada Cliente, qué otras aprobaciones son necesarias en cada caso particular. Aprobadas las requisiciones por el Jefe del Proyecto, el Jefe de la Unidad de Adquisiciones las despachará a los proveedores seleccionados o al cliente, si es éste el que realiza las compras. En este último caso indicará en forma separada el nombre de los proveedores sugeridos para solicitarles cotizaciones.

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Requisición Técnica.

Otros Documentos con Funciones Similares

a) Requisición sólo para Información

b) Requisición para Motores

c) Requisición de Terreno

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Detalle de Montaje.

Al realizar el levantamiento de una obra, el montajista se encontrará con un plano de mucha utilidad, es el denominado plano de “Detalles de Montaje” de instrumentos. Este plano consiste en mostrar de la manera más simple posible, lainstalación de instrumentos que actúan en algún proceso, no es importante un detalle profundo, sino más bien debe mostrar como instalarse un instrumento (verfigura 4.9).Además se visualiza en gran forma la cantidad de materiales que debenagregarse a un documento adjunto al proyecto como lo es un listado de materiales. Todo detalle lleva una lista que involucra los materiales ocupados porun solo montaje de instrumento.Pueden realizarse como lineales (sin muestra de sólido), o con sensación de volumen de los componentes. Además especifican la responsabilidad por especialidades (si fuese necesario) y la responsabilidad de la especialidad y elcontratista. Estos en general pertenecen a una base de información de la planta,o empresa que desarrolla el proyecto, y que a lo largo de la experiencia los clasifica y va dejando como estándares propios, libres para la utilización dedistintos proyectos y procesos.

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Diagrama Funcional

Cuando describimos la funcionalidad de un lazo de control esimportante reflejar en forma ordenada y clara las características del mismo. La descripción debe ser normalizada (Norma SAMA), mostrando la estrategia de control y todos los elementos que intervienen el lazo de control. Por lo tanto, debemos recurrir a un sistema de representación, que pueda ser fácilmente traducido e interpretado, en este tipo de planos se debe mostrar controladores(PID, PI ó PD), temporizadores, alarmas, elementos finales de control, interruptores, autómatas programables (PLC), sistemas de control distribuidos (DCS), sistemas neumáticos, etc.El sistema de representación se emplea también a la hora de realizar pruebas de funcionamiento y puestas en marcha de los sistemas de mando.

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Diagrama Funcional

En este tipo de planos no existe un patrón o matriz definido que abarque todas las aplicaciones, debido a esto no es de fácil desarrollo, y su complejidad es alta. Al igual que los diagramas de lógicos, éstos diagramas existirá uno por cada lazo como mínimo, lo cual a veces por lo extenso y complicado el control es necesario dividir un diagrama en varias láminas. Por último, estos planos o diagramas son realizados por personas con un acabado conocimiento del sistema de control a usar, y a veces el proveedor del sistema de control elegido para una planta realiza la gestión y desarrollo de estos ya que maneja todas las propiedades y funciones de la programación y configuración del sistema de control.

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Simbología SAMA

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Diagrama SAMA – Lazo de Control Simple, con alarmas.

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Listado de Entradas y Salidas.

Este documento es de gran importancia en el dimensionamiento de un sistema de control, ya sea basado en PC, PLC y DCS o combinación de estos.Tiene como objetivo agrupar el tipo de señales, de entrada y salida paradimensionar un rack y así cubicar con una alta precisión la cantidad de tarjetas de entrada y salida de el sistema de control elegido.El listado de I/O como se conoce, es complemento de un diagrama en bloques del sistema, P&ID, índice de instrumentos, diagrama de lazo, yprincipalmente de los diagramas lógicos. La información desplegada en estedocumento es diferente para cada sistema de control y va a depender de que tipo de tecnología se este ocupando en el proyecto. Es importante considerar que la especificación de cada tipo de tarjeta, es apoyada con información proporcionada por el proveedor del sistema de control elegido (ver figura 3.5). El contenido mínimo de un listado de entradas y salidas se puede establecer en la forma del índice siguiente:- Portada.- Índice (opcional).- Objetivo y Alcance (opcional).- Introducción (opcional).- Descripción de tipos de tarjetas- Listado (por tipo: digitales, análogas, etc.).- Cuadro de resumen de tarjetas.

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Disposición y Canalización.

Los planos de canalización como el de la figura 4.30 , son una visiónclara de las rutas de cables de uno o varios instrumentos, estas rutas deben mostrar, en su paso, medios de comunicación entre un instrumento y otro. Estos pueden ser formados por escalerillas de instrumentación, ductos portaconductores o por rieles con sus correspondientes abrazaderas. Entre otras cosas cuenta el aspecto físico del lugar en que se va a realizar un ruteo. La canalización se realiza en una planta general que muestra los instrumentos involucrados, dando una ubicación aproximada de éstos, y así efectuar una ruta. Se adicionan vistas y detalles que aclaren por completo las acometidas a instrumentos y la opción de ruteo seleccionada.

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