Para ler e entender os diagramas e impressões de fluidos de engenharia, geralmente chamados de P&IDs, um indivíduo deve estar familiarizado com os símbolos básicos.
Símbolos da válvula
As válvulas são usadas para controlar a direção, a vazão e a pressão dos fluidos. A Figura 1 mostra os símbolos que representam os principais tipos de válvulas.
Deve-se observar que as válvulas de globo e e válvula gaveta geralmente são representadas pelo mesmo símbolo de válvula. Nesses casos, as informações relativas ao tipo de válvula podem ser transmitidas pelo número de identificação do componente ou pela seção de notas e legendas do desenho; no entanto, em muitos casos, mesmo isso pode não ser verdadeiro.
Atuadores de válvulas
Algumas válvulas são fornecidas com atuadores para permitir a operação remota, aumentar a vantagem mecânica ou ambas.
A Figura 2 mostra os símbolos para os atuadores de válvula comuns. Observe que, embora cada um seja mostrado conectado a uma válvula de gaveta, um atuador pode ser conectado a qualquer tipo de corpo da válvula. Se nenhum atuador for mostrado no símbolo de uma válvula, pode-se presumir que a válvula está equipada apenas com um volante para operação manual.
A combinação de uma válvula e um atuador é comumente chamada de válvula de controle. As válvulas de controle são simbolizadas pela combinação do símbolo apropriado da válvula e do atuador, conforme ilustrado na Figura 2. As válvulas de controle podem ser configuradas de várias maneiras diferentes. As configurações mais comuns são controlar manualmente o atuador de uma estação de operação remota, controlar automaticamente o atuador de um instrumento, ou ambos.
Em muitos casos, o controle remoto de uma válvula é realizado usando uma pequena válvula de controle intermediária para operar o atuador da válvula de controle de processo. A válvula de controle intermediária é colocada na linha de força motriz da válvula de controle de processo, como mostra a Figura 3. Neste exemplo, o ar para a válvula de controle acionada por ar do processo é controlado pela válvula de 3 vias operada por solenóide na a linha de suprimento de ar. A válvula de 3 vias pode fornecer ar ao diafragma da válvula de controle ou ventilar o diafragma para a atmosfera.
Observe que os símbolos isolados na Figura 3 não fornecem ao leitor informações suficientes para determinar se a aplicação de pressão de ar no diafragma abre ou fecha a válvula de controle do processo ou se a energização do solenóide pressuriza ou ventila o diafragma.
Além disso, a Figura 3 é incompleta, pois não mostra a parte elétrica do sistema de controle da válvula, nem identifica a fonte da força motriz (ar comprimido). Embora a Figura 3 informe o leitor sobre os tipos de componentes mecânicos no sistema de controle e como eles se interconectam, ela não fornece informações suficientes para determinar como esses componentes reagem a um sinal de controle.
As válvulas de controle operadas por um sinal de instrumentação são simbolizadas da mesma maneira que as mostradas anteriormente, exceto que a saída do instrumento de controle vai para o atuador da válvula. A Figura 4 mostra um instrumento de nível (designado “LC”) que controla o nível no tanque, posicionando uma válvula de controle de diafragma operada a ar. Novamente, observe que a Figura 4 não contém informações suficientes para permitir que o leitor determine como a válvula de controle responde a uma mudança no nível.
Um aspecto adicional de algumas válvulas de controle é um posicionador de válvula, que permite um controle mais preciso da válvula. Isso é especialmente útil quando os sinais do instrumento são usados para controlar a válvula. Um exemplo de um indicador de posição esse sistema é um conjunto de interruptores (fim de curso) esses interruptores são acionados quando a válvula é operada o seu movimento aciona o que indicam a posição da válvula. Esses indicadores enviam o sinal para o sistema de controle podendo ser um PLC ou um anunciador de alarme (muito comum em sistema de ventilação)
A Figura 5 mostra dois exemplos de válvulas equipadas com posicionadores. Observe que, embora esses exemplos sejam mais detalhados do que os da Figura 3 e Figura 4, o leitor ainda não possui informações suficientes para determinar completamente a resposta da válvula de controle a uma alteração no sinal de controle.
No Exemplo A da Figura 5, o leitor pode razoavelmente assumir que a abertura da válvula de controle é de alguma maneira proporcional ao nível que controla e que a válvula solenoide fornece uma substituição dos sinais de controle automático. No entanto, o leitor não pode verificar se abre ou fecha a válvula de controle. Além disso, o leitor não pode determinar em qual direção a válvula se move em resposta a uma alteração no parâmetro de controle. No Exemplo B da Figura 5, o leitor pode fazer as mesmas suposições gerais que no Exemplo A, exceto que o sinal de controle é desconhecido.
Sem informações adicionais, o leitor pode apenas assumir que o suprimento de ar fornece o sinal de controle e a força motriz para o posicionamento da válvula de controle. Mesmo quando as válvulas estão equipadas com posicionadores, o símbolo do posicionador pode aparecer apenas em diagramas detalhados do sistema. Os diagramas gerais maiores do sistema geralmente não mostram tantos detalhes e podem mostrar apenas os exemplos da Figura 5 como válvulas pneumáticas sem recursos especiais.
No Exemplo A da Figura 5, o leitor pode razoavelmente presumir que a abertura da válvula de controle é de alguma forma proporcional ao nível que controla e que a válvula solenoide fornece uma substituição dos sinais de controle automático. No entanto, o leitor não pode verificar se abre ou fecha a válvula de controle. Além disso, o leitor não pode determinar em qual direção a válvula se move em resposta a uma alteração no parâmetro de controle. No Exemplo B da Figura 5, o leitor pode fazer as mesmas suposições gerais que no Exemplo A, exceto que o sinal de controle é desconhecido.
Sem informações adicionais, o leitor pode apenas assumir que o suprimento de ar fornece o sinal de controle e a força motriz para o posicionamento da válvula de controle. Mesmo quando as válvulas estão equipadas com posicionadores, o símbolo do posicionador pode aparecer apenas em diagramas detalhados do sistema. Os diagramas gerais maiores do sistema geralmente não mostram tantos detalhes e podem mostrar apenas os exemplos da Figura 5 como válvulas pneumáticas sem recursos especiais.
Designações de válvulas de controle
Uma válvula de controle pode servir qualquer número de funções dentro de um sistema de fluido. Para diferenciar os usos das válvulas, um sistema de rotulagem de balão é usado para identificar a função de uma válvula de controle, conforme mostrado na Figura 6.
A convenção comum é que a primeira letra usada no designador da válvula indica o parâmetro a ser controlado pela válvula.
Por exemplo:
F = vazão
T = temperatura
L = nível
P = pressão
H = manual (válvula operada manualmente)
A segunda letra é geralmente um "C" e identifica a válvula como um controlador ou componente ativo, em oposição a uma válvula manual. A terceira letra é um "V" para indicar que a peça de equipamento é uma válvula.
Sistemas de tubulação
A tubulação de um único sistema pode conter mais de um único meio. Por exemplo, embora a linha de fluxo do processo principal possa transportar água, a tubulação auxiliar associada pode transportar ar comprimido, gás inerte ou fluido hidráulico. Além disso, um diagrama de sistema de fluido também pode representar sinais de instrumentos e fios elétricos, bem como tubulações.
A Figura 7 mostra símbolos comumente usados para indicar o meio transportado pela tubulação e para diferenciar entre tubulação, sinais de instrumentação e fios elétricos. Observe que, embora os símbolos dos tubos auxiliares identifiquem seus meios, o símbolo da linha de fluxo do processo não identifica seu meio.
O diagrama também pode representar os acessórios individuais que compreendem os trechos da tubulação, dependendo do uso pretendido.
A Figura 8 mostra símbolos usados para representar acessórios para tubos.
Instrumentação
Um dos principais objetivos de um P&ID é fornecer informações funcionais sobre como a instrumentação em um sistema ou peça de equipamento interage com o sistema ou equipamento. Por esse motivo, grande parte da simbologia que aparece nos P & IDs representa instrumentação e loops de instrumento.
Os símbolos usados para representar instrumentos e seus loops podem ser divididos em quatro categorias. Geralmente, cada uma dessas quatro categorias usa o esquema de identificação de componentes (rotulagem) identificado na Tabela 1. A primeira coluna da Tabela 1 lista as letras usadas para identificar o parâmetro que está sendo detectado ou monitorado pelo loop ou instrumento.
A segunda coluna lista as letras usadas para indicar o tipo de indicador ou controlador. A terceira coluna lista as letras usadas para indicar o tipo de componente. A quarta coluna lista as letras usadas para indicar o tipo de sinais que estão sendo modificados por um modificador.
As três primeiras colunas da tabela acima é montada combinando letras que identifique características do instrumento sendo a primeira letra a variável de processo, a função do instrumento e o tipo de instrumento. A quarta coluna é usada apenas no caso de um modificador de instrumento e é usada para indicar os tipos de sinais que estão sendo modificados.
A seguir, é apresentada uma lista de exemplos de identificadores de instrumentos construídos a partir da tabela acima.
FIC = controlador indicador de fluxo
FM = modificador de fluxo
PM = modificador de pressão
TE = elemento de temperatura
TR = registrador de temperatura
LIC = controlador indicador de nível
TT = transmissor de temperatura
PT = transmissor de pressão
FE = elemento de fluxo
FI = indicador de fluxo
TI = indicador de temperatura
FC = controlador de fluxo
Dispositivos de detecção e detectores
Os parâmetros de qualquer sistema são monitorados para indicação, controle ou ambos. Para criar um sinal utilizável, um dispositivo deve ser inserido no sistema para detectar o parâmetro desejado. Em alguns casos, um dispositivo é usado para criar condições especiais para que outro dispositivo possa fornecer a medida necessária.
A Figura 9 mostra os símbolos usados para os vários sensores e detectores.
Modificadores e transmissores
Os sensores e detectores por si só não são suficientes para criar indicações utilizáveis do sistema. Cada sensor ou detector deve ser acoplado a modificadores e / ou transmissores apropriados. As exceções são certos tipos de instrumentação local com leituras mecânicas, como manômetros de tubo de Bourdon e termômetros bimetálicos. A Figura 10 ilustra vários exemplos de modificadores e transmissores. A Figura 10 também ilustra as notações comuns usadas para indicar a localização de um instrumento, isto é, local ou montado na placa.
Os transmissores são usados para converter o sinal de um sensor ou detector em um formulário que pode ser enviado para um ponto remoto para processamento, controle ou monitoramento. A saída pode ser eletrônica (tensão ou corrente), pneumática ou hidráulica. A Figura 10 ilustra símbolos para vários tipos específicos de transmissores.
O leitor deve observar que os modificadores só podem ser identificados pelo tipo de sinal de entrada e saída (como I / P para um que converte uma entrada elétrica em uma saída pneumática) e não pelo parâmetro monitorado (como PM para modificador de pressão) .
Indicadores e Registradores
Indicadores e gravadores são instrumentos que convertem o sinal gerado por um loop de instrumento em um formato legível. O indicador ou gravador pode ser montado localmente ou em uma placa e, como modificadores e transmissores, essas informações são indicadas pelo tipo de símbolo usado.
A Figura 11 fornece exemplos dos símbolos usados para indicadores e gravadores e como sua localização é indicada.
Controladores
Os controladores processam o sinal de um loop do instrumento e o utilizam para posicionar ou manipular algum outro componente do sistema. Geralmente eles são indicados colocando um "C" no balão após o parâmetro de controle, como mostrado na Figura 12. Existem controladores que servem para processar um sinal e criar um novo sinal.
Isso inclui controladores proporcionais, controladores com proporcional integral e controladores com diferencial proporcional integral. Os símbolos para esses controladores estão ilustrados na Figura 13. Observe que esses tipos de controladores também são chamados de condicionadores de sinal.
Exemplos de loops de instrumentos simples
A Figura 14 mostra dois exemplos de loops de instrumentos simples. A Figura 14 (A) mostra um transmissor de temperatura (TT), que gera dois sinais elétricos. Um sinal vai para um gravador de temperatura montado na placa (TR) para exibição. O segundo sinal é enviado para um controlador de derivada proporcional integral (PID), cuja saída é enviada para um modificador de corrente para pneumático (I / P). No modificador I / P, o sinal elétrico é convertido em um sinal pneumático, geralmente de 3 psi a 15 psi, que por sua vez opera a válvula.
A função do loop completo é modificar o fluxo com base na temperatura do fluido do processo. Observe que não há informações suficientes para determinar como o fluxo e a temperatura estão relacionados e qual é o ponto de ajuste, mas, em alguns casos, o ponto de ajuste é indicado em um P&ID. Conhecer o ponto de ajuste e a finalidade do sistema geralmente será suficiente para permitir que a operação do loop do instrumento seja determinada.
O transmissor de nível pneumático (LT) ilustrado na Figura 14 (B) detecta o nível do tanque. A saída do transmissor de nível é pneumática e é direcionada para um modificador de nível montado na placa (LM). O modificador de nível condiciona o sinal (possivelmente aumenta ou modifica matematicamente o sinal) e usa o sinal modificado para dois propósitos.
O modificador aciona um gravador montado na placa (LR) para indicação e envia um sinal pneumático modificado para a válvula de controle de nível operada por diafragma. Observe que existem informações insuficientes para determinar a relação entre o nível do tanque detectado e a operação da válvula.
Componentes
Em todos os sistemas de fluidos, existem componentes principais, como bombas, tanques, trocadores de calor e ventiladores. A Figura 15 mostra os símbolos de engenharia para os principais componentes mais comuns
Símbolos diversos de P&ID
Além dos símbolos normais usados nos P&IDs para representar peças de equipamento específicas, existem símbolos diversos que são usados para guiar ou fornecer informações adicionais sobre o desenho.
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