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Simbologia de Instrumentos

2007

Simbologia de Instrumentos

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA AGRÍCOLA

FA 025/425- PRINCÍPIOS DE INSTRUMENTAÇÃO, AQUISIÇÃO EPROCESSAMENTO DE DADOS

2010

Profa. Bárbara Teruel ([email protected] )

FTFY

FCV

FE

mailto:[email protected]://www.unicamp.br/mailto:[email protected]


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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


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Isto é Simbologia de Instrumentos????


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Isto é Simbologia de Instrumentos????


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Norma ISA 5.1

–

ISA 5.1 –

Símbolos e Identificação deInstrumentação (Instrumentation Symbolsand Identification).

–

Editada em 1984 e Reafirmada em13/1992.

–Objetivo – Estabelecer meios uniformes

de projetar sistemas de instrumentaçãousados na medição e controle,apresentando código de símbolos eidentificação.


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–Fornece informação suficiente parahabilitar qualquer pessoa rever qualquerdocumento mostrando medição e

controle para entender os significados damedição e controle do processo. –Não é necessário ser especialista

(instrumentista). –Não é necessário entender os detalhes e

funcionamento dos instrumentos.

Norma ISA 5.1


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• A norma ANSI/ISA S5.1 (1992) possuimuitos detalhes, é minuciosa.

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

• Deve haver consistência na simbologia e naidentificação em todos os documentos, emtoda a planta, nas diferentes seções da

planta, em todos os usuários.

Atenção!!!!!


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Operador

Projetista

Instrumentista Mecânico

Eletricista

Caldeireiro Comprador

Fabricante

Desenhista

Programador Instalador

Almoxarife

Mantenedor Inspetor

Símbolo - Para quem é feito?• Usuários do símbolo de instrumentação


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Indústrias não cobertas pela norma

– Astronomia

–Navegação

–

Medicina – A norma ISA 5.1 é suficientemente flexível

para satisfazer muitas necessidades

destes campos específicos anteriores.


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–

Norma ISA 5.1 cobre a identificação deum instrumento e todos os outrosinstrumentos ou funções de controleassociadas com ele em uma malha.

–O usuário está livre para aplicaridentificação adicional, através de• Número de série

• Número de unidade• Número de área• Número de planta• Qualquer outro meio

Extensão da identificação da malha


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• 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?


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–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 símbolosprontos (Supervisorios)

• Literatura técnica

Símbolos – Onde?


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•

É a representação curta de vários detalhes• Substitui muitas palavras

• Exprime a idéia de um dispositivo ou

função existir e ter relação física e funcionalcom outros

• Símbolo é circular, instrumento pode ser

quadrado• Linha de comunicação é única, fisicamente

podem haver dois ou mais fios

Símbolo


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Devem ser usadas poucas e escolhidaspalavras associadas a símbolos

Devem ser combinados:

-Símbolo-Identificador

-Palavras chave

Conjunto alfanumérico (letras e números)para identificação do instrumento oupara palavras chave auxiliares

Símbolos e palavras


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• Cada instrumento ou função a ser identificada édesignada por um código alfanumérico ou tag número(norma possui Tabela 1).

• A parte da identificação da malha do tag geralmente écomum a todos os instrumentos ou funções da malha.

•

Um sufixo ou prefixo pode ser adicionado paracompletar a identificação.

• Cada instrumento pode ser representado no diagramapor um símbolo, que pode ser acompanhado por umtag número.

• Todas as letras de identificação de instrumentos sãomaiúsculas.

Tag número


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Exemplo: Tag número TIC 103


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• As funções de condicionamento de sinalou de computação matemática (+. -, x, ,), comparação (, ), lógica (OR,

AND) e conversão (i/p, p/i) devem ter ossímbolos ao lado do balão, paraesclarecer a função executada.

Tag número


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• A identificação funcional do instrumento ou

seu equivalente funcional consiste de duasletras 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 asoutras letras podem ser – Modificador da variável – Uma segunda função – Um modificador da função.

Identificação funcional


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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. malha1- no. instrumento na malha

Ou101- no. malha


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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 temperatura101- refere-se à numeração da malha


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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)


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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) dePressão – 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


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•

O tag pode ter modificador da variável(primeira letra) e da função (segundaletra).

• PDIAL- Indicador de Pressão Diferencial

(modificador de pressão)

- com Alarme (modificador do indicador)

- de Baixa (modificador do alarme).

Identificação com mais de duas letras


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Identificação com mais de duas letras

•

Quando o tag possuir várias letras (máximode 4), pode-se dividi-lo em dois tags.

• O instrumento TICAH é simbolizado por dois

balões se tangenciando e o tag por ser, porexemplo,

– TIC-3 para o controlador indicador de

temperatura – TAH-3 para o alarme alto associado ao

controlador.


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•

A identificação da malha geralmente éfeita por um número, colocado ao final daidentificação 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


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•

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 únicaseqüência de números, de modo que setem TIC-100, FIC-101, LIC-102 e AI-103.

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



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• O número da malha do instrumento podeincluir o código da informação da área.

Exemplo:

TIC 500-103 e TIC 500-104 - Controladores

Indicadores de Temperatura, da área 500 eos números seqüenciais são 103 e 104



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• Quando a malha tiver mais de uminstrumento com a mesma função,geralmente a função decondicionamento, 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.


Id tifi ã f i l


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

• Um transmissor de pressão diferencial pode ter tag deidentificação 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 avazão é LV ou LCV e não FC ou FCV.

Identificação funcional


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Exemplo


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•

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


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•

TIC ou TC para o controlador detemperatura são equivalentes, pois comotodo controlador é também indicador, écomum simplificar e usar TC.

• Alguns projetistas usam pequenasdiferenças de tag para distinguir válvulasauto controladas (reguladoras) de válvulas

convencionais que recebem o sinal docontrolador: – A válvula auto controlada tem tag de TCV – A válvula convencional tem tag TV.

Diferenças de detalhes

T b l (N )


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Tabelas (Normas)• Definem certos blocos de identificação e

sistema de representação simbólica usados nanorma.

• Tabela 1-Letras de Identificação e Notaspara a Tabela 1:

.....define e explica os designadores de letraindividual usados como identificadoresfuncionais.

• Tabela 2-Combinações Típicas de Letras:.......facilitar a tarefa de escolher combinações

aceitáveis de letras de identificação.....

T b l (N )


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• Tabela 3-Blocos de Função – Designações

de função:.....é uma adaptação do método SAMA (Scientific

Apparatus Manufactures Association) dediagramar funções.

......Dois usos básicos são encontrados nestessímbolos:

– Como blocos de função individuais em

diagramas conceituais – Como flags que designam funções

executadas por balões em desenhos maisdetalhados.

Tabelas (Normas)

Tabela 1


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35

Tabela 1


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Tabela 1-Letras para identificação dos Instrumentos


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Tabela 1 -Letras para identificação dos Instrumentos


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Tabela 2- Combinações típicas de letras

Tabela 2- Combinações típicas de letras


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ç p

Tabela 2a- Combinações típicas de letras


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ç p

Tabela 2b- Combinações típicas de letras


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ç p

Tabela 2c- Combinações típicas de letras


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ç p

Tabela 3a-Blocos de Função – Designações de função


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ç g ç ç

Tabela 3b-Blocos de Função – Designações de função


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ç g ç ç

Tabela 3c-Blocos de Função – Designações de função


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ç g ç ç

Tabela 3d-Blocos de Função – Designações de função


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•

O balão (bubble) pode ser usado paraidentificar símbolos diferentes, tais comoválvulas de controle, quando talidentificação for desejável.

• Nestes casos, a linha conectando o balãoao símbolo do instrumento é desenhadapróxima ao símbolo, mas não tocando

nele.• Em outros casos, o balão serve pararepresentar o próprio instrumento.

Símbolo

Não é símbolo de instrumento!!!


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Não é símbolo de instrumento!!!

É


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FT100

FY-A100

FIC

100

FY-B100

FCV100

FE100

É símbolo de instrumento!!!!

Símbolo


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Símbolo

Símbolo


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

• Por exemplo, as notações de 20-60 kPa e

60-100 kPa junto às linhas de sinal paraduas válvulas operando em faixa dividida(split range), tomadas juntos com ossímbolos para os modos de falha,

permitem completar o entendimento doobjetivo.

Símbolo

Símbolo


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Símbolo

Símbolo


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• Esquemas e artigos técnicos usualmente

contêm simbologia e identificação muitosimplificadas.• Fluxogramas de processo usualmente

são menos detalhados que fluxogramasde engenharia.• Deve haver consistência em cada

aplicação.• Cada usuário deve estabelecer o grau de

detalhes que satisfaz os objetivos dodocumento específico ou esquema sendo

gerado.

Símbolo

G


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PT211

½"

0-300 #

PIC

211

S.P.

C-#2(PI)

PAHdp/dt

AO-21AI-17

PY211 AS

AS P

PCV211

FC

Computador

Instrumentodedicado

Instrumentocompartilhado

Instrumentono campo

Válvuladecontrole

Posicionador

Grau de detalhes: completo

G d d lh i lifi d


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PIC

211

Grau de detalhes: simplificado

Figuras geométricas do símbolo


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• Símbolos são feitos por figuras simples: – Círculos e semicírculos

– Quadrados pequenos e grandes

– Retângulos – Triângulos

– Losangos

– Linhas

Figuras geométricas do símbolo

Figura geométrica: círculo


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Figura geométrica: círculo

• Instrumentos ou sua função• Bandeirola acerca de outro símbolo

PI1

FV2Símbolo de um

instrumento

Bandeirola da válvula

Sí b l fil fi d i


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Compartilhado

Dedicado

Computador

Intertravamento

Símbolo e filosofia do instrumento

Símbolo e local de montagem


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Símbolo e local de montagem

Sala de controle Campo

Acessível Não-acessível Não-acessível Acessível Não-acessívelPainel auxiliar Área industrial

Área industrial ou campo


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Área industrial ou campo

Montado no campo ou área

industrial

Painel em área industrial ou campo


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Dedicado

Montado no campo

Painel auxiliar

Acessível ao operador



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Compartilhado,

Montado no campo,

Painel auxiliar

Não acessível ao operado



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Compartilhado

Montado no campo

Painel auxiliar

Acessível ao operador

Estação de Operação Digital


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Estação de Operação Digital

Sala de Controle

Area industrial

DisplayPainel cego

Painel cego

Simbologia do tipo de alimentação


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- Designado por duas linhas encima da linha de alimentação.

Exemplo

ES-DC

Alimentação elétrica VDC

g p ç

Si b l i d I t t ã (NBR 8190 ISA S 5 1)


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

Simbologia geral de instrumentos


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g g

Simbologia geral de instrumentos


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g g


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Símbolos de linha para instrumentação

Símbolos de linha para instrumentação


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Símbolos gerais para instrumentos ou


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g pfunções programadas

Símbolos gerais para instrumentos ou


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funções programadas

Simbologia de válvulas


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Símbolos de corpos de válvulas


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Simbologia de atuadores


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Simbologia de atuadores

Símbolos de elementos primários de vazão


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Simbologia de alguns instrumentos


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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

Diagramas de instrumentação


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-P&I: Diagrama de tubulações e Instrumentação.

- DPI: Diagrama de Processo e Instrumentos).

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

- As dimensões dos equipamentos devem estar explícitos e com cotas, seguindoas normas.

-Um bom DTI permite simplificar as decisões sobre como controlar einstrumentar o processo.- Nem sempre todos os instrumentos mostrados no P&I funcionam comoinstrumentos de controle.

Tipos de diagramas de instrumentação


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-P&I: - ferramenta valiosa.

- Auxilia nas operações de manutenção, reforma, gerenciamentodo processo.

- Todos os componentes de um processo devem sr indicados eidentificados exatamente na posição que ocupam, atendendo àsnormas.

Exemplo


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p

Exemplo: Detalhe


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p

Exemplos: combinações


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Exemplos: combinaçõesSimbologia simplificada e identificação abreviada

usada para definir os pontos de interesse principalde medição e controle.

Exemplos: combinações


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p ç

Simbologia detalhada e e identificação mais completad d i d l


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usada para descrever o sistema de controle.

Atenção!!!!!


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• A norma ANSI/ISA S5.1 (1992) possuimuitos detalhes, é minuciosa.

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

• Deve haver consistência na simbologia e naidentificação em todos os documentos, emtoda a planta, nas diferentes seções da

planta, em todos os usuários.

Atenção!!!!!

Especificações dos instrumentos nos diagramas de processo e instrumentação

Localização: posição real de equipamentos e instrumentos (aquecedor


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EL 4FT elevação 4 pés)

- 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.


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Identificação de malhas (elétrica)

Medição de vazão com placa de orifício


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- Geralmente, ponto de início de leitura: lado esquerdo para encontrar oelemento primário.

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

ç p

-Pontos de conexão dotransmissor: terminais elétricos.

Signos positivos e negativosindicam polaridade dos terminais.-Transmissor de pressão com sinalde 4 a 20 mA.-Seta para acima: instrumento deatuação direta (aumento de

grandeza, aumento de sinal eviceversa).

Identificação de malhas (pneumática)


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-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 desinal e vice-versa).

-

Identificação de malhas (pneumática)


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-Sinal pneumático do transmissor passa através de uma caixa montadaem campo (JB 100), desde o ponto 1.- Continua para caixa JB 200.

- Caixas de conexão para circuitos pneumáticos, são quadrados eunidos verticalmente, ao igual que em circuitos eletrônicos.

Exemplo 5


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Exemplo 6


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Diagrama de sistema de controle de temperatura

Exemplo 7


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g

Diagrama de sistema de controle de pressão

Exemplo 8


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Diagrama de sistema de controle de pressão

Diagrama de sistema de controle de nível

Exemplo 9


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Diagrama de sistema de controle de nível

Diagrama de sistema de controle de vazão

Exemplo 10


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Diagrama de sistema de controle de vazão

Regras básicas para simbologias


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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 nívelé denominada LV.6. Quando as letras C e V são usadas em conjunto, C (Contro l ) devepreceder V (Valve ): Válvula de controle Manual: HCV7. As letras modificadoras devem ser colocadas logo após as letras quemodificam.8. Para cada função de um instrumento deverá ser colocado junto aodesenho círculos concêntricos tangenciais.9. O número de letras não deve ultrapassar de 4. Se o instrumento éregistrador e indicador da mesma variável, o I de Indicador pode seromitido.10. Todas as letras devem ser maiúsculas.

Notas relativas às tabelas de símbolos


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1) As letras “indef inidas ” 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 outrosignificado como “letra-subsequente ”.- O significado precisará ser definido somente uma vez e uma legendapara aquele respectivo projeto.- Por exemplo: a letra N pode ser definida como Módulo de Elasticidadena “primeira-letra ” na “letra-subsequente ”

2) A letra “não-class if icada ”, 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“prim eira letra ” e qualquer número de significados como “letra-

subsequente ”.

- Exceto para seu uso como símbolos específicos, seu significado deveráser definido fora do círculo de identificação no fluxograma.- Por exemplo: XR-3 pode ser um “registrador de vibração”,XR-2 pode serum “reg is trad or de tensão mecân ica ” e XX4 pode ser um ¨osci loscópio de tensão mecân ica ”.



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

modificadoras D (diferencial), F (razão) ou Q (totalização ou integração), ouqualquer 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 “indef inidas ”.- Cada tipo de análise deverá ser definido fora do seu círculo de indefiniçãono fluxograma.- Símbolos tradicionalmente conhecidos como pH, O2, e CO, têm sidousados opcionalmente em lugar da “primeira-letra ” A.

- Esta prática pode causar confusão particularmente quando asdesignações são datilografadas por máquinas que usam somente letrasmaiúsculas.

5) Uso da “primeira-letra ” U para multivariáveis em lugar de umacombinação de “prim eira letra ” opcional.

6) Uso dos termos modificadores alto, baixo, médio ou intermediário eé f é



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varredura ou seleção é preferido, porém opcional.7) O termo “segurança” se aplicará somente para elementos primários deproteção de emergência e elementos finais de controle de proteção de

emergência.-Então, uma válvula auto-operada que previne a operação de um sistemaacima da pressão desejada, aliviando a pressão do sistema, será umaPCV, mesmo que a válvula não opere continuamente.- Entretanto esta válvula será uma PSV se seu uso for para proteger osistema contra condições de emergência, isto é, condições que colocam

em risco o pessoal e o equipamento, ou ambos e que não se esperamacontecer normalmente.- A designação PSV aplica-se para todas as válvulas que são utilizadaspara proteger contra condições de emergência em termos de pressão, nãoimportando 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 “v isor ” aplica-se a instrumentos que dão uma visãodireta e não calibrada do processo


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Bibliografia recomendada


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- Beckwith,T.G.; Buck,N.L. Mechanical Measurements. Massachusetts: Addison WesleyPublishing 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 eAutomação. Editora 3R KW. 2005. 350 p.- Control System Documentation – Applying Symbols and Identification, RaymondMulley, 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 DisplayInstrumentation, Logic and Computer Systems.

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