Diagramas P&I - Norma ISA 5.1

   Uma das partes mais importantes em um projeto de processos industriais é a elaboração do diagrama P&I (Pipping and Instrumentation). Estes diagramas são muito utilizados como uma descrição detalhada dos projetos de malhas de controle, visto que descrevem os tipos de controle utilizados, elementos de medição e a sua interconexão com o projeto em si.

   Para a representação desses diagramas, existem padrões de simbologia P&I, sendo o mais utilizado o ISA 5.1 (International Society of America). Essa norma foi concebida para ser a padronização de simbologia e identificação de instrumentos e equipamentos do processo. Hoje em dia, de fato, sua abrangência chega a nível mundial. Para isso, a norma define símbolos, elementos gráficos, códigos de identificação alfa e numéricos, abreviaturas, blocos de função e linhas de conexão representativos. 

Diagrama P&I de uma malha de controle de vazão, segundo a norma ISA 5.1

   A proposta da norma é estabelecer símbolos gráficos para a identificação dos instrumentos (círculos, letras, números) e dos sistemas de instrumentação usados para a medição e o controle (linhas e símbolos de processo), apresentando um sistema de designação que inclui um código de identificação, significando informações importantes para os dispositivos de sistema, bem como sua função e interação com o processo.

Instrumentos e definições

   A norma ISA 5.1 dispõe definições para instrumentos de acordo com as suas funcionalidades, como mostrado a seguir:

• Detector: São dispositivos com os quais detectamos alterações na variável do processo, podendo ou não ser parte do transmissor. 
• Transmissor: Instrumento que tem a função de converter sinais do detector em outra forma capaz de ser enviada à distância para um instrumento receptor, geralmente localizado no painel.
• Indicador: É um instrumento que indica o valor da quantidade medida enviada pelo transmissor, detector, etc.
• Registrador: Instrumento que registra graficamente valores instantâneos medidos ao longo do tempo. Estes valores são os enviados pelo detector, transmissor, indicador, controlador, etc. 
• Conversor: Instrumento cuja função é receber uma informação na forma de um sinal, alterar esta forma e a emitir como um sinal de saída proporcional ao de entrada.
• Unidade aritmética: Instrumento que realiza operações nos sinais de valores de entrada de acordo com uma determinada expressão e fornece uma saída durante a operação. 
• Integrador: Instrumento que indica o valor obtido pela integração de quantidades medidas sobre o tempo.
• Controlador: Instrumento que compara o valor medido com o desejado e, baseado nessa diferença, emite um sinal de correção para a variável manipulada, objetivando que essa diferença seja igual a zero.
• Elemento final de controle: Dispositivo cuja função é modificar o valor de uma variável que leve o processo ao valor desejado.

Identificação Funcional - Nomenclatura de instrumentos e malhas de controle

   A identificação funcional de instrumentos e malhas por meio de TAGs indicam a variável medida (vazão, temperatura, pressão), a função do dispositivo (transmissor, chave, válvula, controlador) e modificadores (alto, baixo, diferencial, segurança). Essa identificação, porém, segue algumas regras:

• O número de letras indicadoras não pode ser maior que 4. Se, por exemplo, o instrumento é indicador e registrador ao mesmo tempo, o I do indicador pode ser omitido. 
• Todas as letras são maiúsculas.
• As letras seguintes à primeira letra (variável controlada) designam uma ou mais informações ou função. 
• Uma “letra modificadora” pode ser usada se necessário, acrescentando esta sucessivamente as outras de variável controlada. (Por exemplo: Um transmissor de pressão diferencial, que por si seria um PT, pode ser indicado como PDT, sendo "D" uma letra modificadora que indica o diferencial).
• Se para a mesma malha há mais de um instrumento com mesma identificação funcional, um sufixo pode ser adicionado (Exemplo: FV-1455A/FV-1455B)
• Após as letras indicadoras, segue-se o número da malha. Todos os instrumentos de uma mesma malha devem obter o mesmo número. Observe a figura a seguir:

Na figura, podemos observar um exemplo claro das regras da norma ISA 5.1. Como solicitado, nenhum instrumento possui mais que quatro letras na identificação. Todas as letras são maiúsculas, e todos os instrumentos pertencentes à mesma malha possuem numeração igual.

    A seguir, a tabela indicadora de letras e seus respectivos significados.

Identificação Funcional - Funções dos controladores

   Com a evolução da tecnologia, existe um grande número de funções matemáticas de possível implementação nos controladores, cuja representação também é regrada pela norma ISA 5.1. Observe a tabela a seguir:

Identificação funcional - Símbolos de representação

   É comum representar instrumentos de medida individuais, transmissores e sensores com um círculo, em diagramas P&I. Traçar uma linha horizontal através do centro deste círculo significa que ele está em uma localização primária, ou seja, na sala de comando. Uma linha dupla, porém, indica que o instrumento está em localização auxiliar (rack de instrumentos). Quando não há linha, significa que o instrumento está no campo e uma linha tracejada indica que o instrumento é inacessível (ou seja, está atrás da porta de um painel). Quanto a localização, observe a tabela a seguir:

Localização dos instrumentos.

   Observando a tabela, também é possível concluir que um quadrado em torno do símbolo significa que, além de um instrumento efetuar medições, ele também executa alguma tarefa de controle. Um hexágono representa funções de controladores e tipos de CLPs.


Identificação funcional - Tipos de conexão

   Na norma ISA 5.1, linhas são utilizadas para representar tipos de sinais empregados, além de conexões, tubulações e semelhantes. A tabela seguinte indica os sinais mais utilizados:

Identificação funcional - Símbolos de instrumentos/equipamentos

• Atuadores:

• Instrumentação de vazão:

Arranjos Típicos

   A seguir, alguns exemplos de arranjos muito ocorrentes em diagramas P&I. Fonte: Departamento de Engenharia Elétrica.

Veja mais arranjos típicos em http://www.ene.unb.br/estognetti/files/Simbologia_ISA.pdf.

Basicamente, essas são as regras principais para elaboração e análise de um diagrama P&I. Você pode consultar a norma original no site da ISA, versão disponível para membros. 

Até a próxima!