“INGENIERÍA DE INSTRUMENTACIÓN DE PLANTAS DE PROCESO”

  • Manuel Bollaín es coordinador y coautor de este Libro editado por Díaz de Santos

Estimados colegas y amigos:

Como coordinador y coautor del libro “Ingeniería de Instrumentación de Plantas de Proceso”, la Comisión Ejecutiva de ISA Sección Española, me ha solicitado que publique una descripción del contenido del libro. Aunque he procurado no extenderme demasiado, considero que, para ser útil la lectura de este artículo, debe contemplar los contenidos concretos.

En primer lugar, indicar que, dada la extensión y variedad de los temas tratados, se consideró que era necesaria la colaboración de diversos autores cada uno de los cuales es un profesional experto en los temas correspondientes. Al final de este escrito se encuentra la relación de los autores.

Por último, añadir que se decidió su edición de forma digital ya que, en una versión en papel, se perderían las utilidades que incluye el libro.

A continuación, se resume el contenido y sus características.

Introducción

La Ingeniería es una labor que considero apasionante, dentro de lo que puede caber la pasión en temas técnicos. Una buena parte de su interés reside en la profusión de conocimientos diferentes que implica este trabajo. Por otra parte, es necesario ser riguroso, preciso, y meticuloso, en infinidad de detalles. En las materias que siguen se ha tratado de exponerlas en un lenguaje directo y en cierta forma coloquial, sin restar rigor al contenido. En cada concepto se incide en aspectos nacidos de la experiencia adquirida durante muchos años ejerciendo esta profesión. Esto permitirá al lector el percibir mejor el entorno de su trabajo y los conceptos esenciales del mismo.

Observará el lector que diversos temas o conceptos se repiten en diferentes capítulos. Esta duplicidad está justificada por las siguientes razones:

a) A pesar de ser temas comunes, en cada capítulo se tratan bajo distintas perspectivas que dependen del contenido concreto y finalidad de los capítulos respectivos. De esta forma estos conceptos repetidos quedan mejor definidos en cada contexto.

b) En ocasiones la repetición resulta justificada para dar a los capítulos respectivos un contenido global que tenga sentido sin tener que acudir a otros capítulos relacionados con la materia correspondiente.

Contenido general

La primera consideración que hay que tener en cuenta es que el libro trata de Ingeniería de Instrumentación en el entorno de las plantas de proceso. Este postulado lleva a las siguientes puntualizaciones:

a) No es un tratado de Instrumentación propiamente dicho. Aunque se describen los instrumentos y los sistemas de control, se enfocan los conocimientos a las tareas específicas de ingeniería ya sea un gran proyecto industrial o en un entorno más reducido y particularizado. Los conocimientos básicos que se incluyen están pues en función de los que se requieren para ejecutar adecuadamente las actividades de ingeniería con ellos relacionadas.

b) No es un tratado de ingeniería de control de procesos. De nuevo se han incluido los conocimientos de control imprescindibles para las actividades de ingeniería de instrumentación que están íntimamente relacionadas con los conceptos y sistemas de control de procesos.

c) Se ha procurado que el contenido sea válido tanto para profesionales con experiencia y conocimientos de instrumentación y control como para aquellos lectores que carecen de experiencia y conocimientos previos. Para los primeros, muchos de los conceptos les serán conocidos, pero siempre útiles para acometer la lectura de los capítulos en los que estén especialmente interesados.

Organización de la documentación

Volúmenes

La documentación se ha organizado como se indica a continuación:

En primer lugar, se ha distribuido en los siguientes volúmenes:

Volumen 0: Describe el contenido general, como está organizada la documentación, y como hacer uso de ella.

Volumen 1: Contiene el conjunto de conocimientos de Ingeniería esencial y de tecnología de instrumentación, sistemas de control, etc. que servirá de base para el desarrollo de la ingeniería.

Volumen 2: Describe los conocimientos necesarios de la Ingeniería Básica de los proyectos y que van a incidir en el desarrollo de la Ingeniería de detalle de Instrumentación.

Volumen 3: Describe las actividades de ingeniería de la primera fase de los proyectos de instrumentación. Es decir, aquellas destinadas a definir y adquirir todos los instrumentos, equipos, y sistemas necesarios para la planta, fábrica, o unidad de proceso objeto del proyecto. Aporta los conocimientos, recursos, herramientas, utilidades, y ejemplos necesarios para realizar cada una de las actividades.

Volumen 4: Describe las actividades de ingeniería de la segunda fase de los proyectos de instrumentación. Es decir, aquellas destinadas a definir toda la información necesaria para montar, instalar, probar, y mantener todos los instrumentos, equipos y sistemas que se definieron y adquirieron en la primera fase.

Aporta los conocimientos, recursos, herramientas, utilidades, y ejemplos necesarios para realizar cada una de las actividades.

Volumen 5: Contempla las actividades propias de la gestión del proyecto a nivel de Instrumentación. Incluye la gestión de compras, la estimación de horas, planificación, control de horas, control de cambios, etc. y los recursos informáticos correspondientes.

Volumen 6: Incluye una serie de programas informáticos y utilidades prácticas en las tareas habituales de instrumentación tales como cálculos de elementos de caudal, válvulas, etc.

Anexos

Formando parte de los volúmenes se incluyen, en algunos casos, diversos anexos que sirven para agrupar una serie de documentos sobre un tema específico de manera que sea más fácil acceder a esta información para consultarla.

Recursos y utilidades

Además de los programas de cálculo el libro contiene una serie de formatos y utilidades que permiten el realizar todas las actividades de un proyecto aunque no se disponga de herramientas software específicas. Los formatos están disponibles en Excel de manera que se pueden exportar e importar datos a través de esta plataforma universal.

Como usar la documentación

El volumen de información contenida en el libro es muy grande y por tanto no es fácil el conocer el “qué” y el “donde” está una determinada información que se quiere consultar. Por otra parte, es evidente que no es procedente el leer inicialmente “de un tirón” todo el libro. Sin embargo, si es conveniente el conocer el índice general y familiarizarse con la organización de la información.

En el apartado siguiente se describe el uso de las tablas de búsqueda de la información que interese.

Las tablas tienen la siguiente estructura:

En la primera columna se indican las actividades que el lector quiere realizar. En la segunda se indican los documentos de consulta para tal actividad. En la tercera se detalla el contenido.

Para facilitar la búsqueda en las tablas se ha tratado de seguir un orden más o menos cronológico de las actividades de un proyecto.

 Tabla 1    Actividades iniciales

Actividad Capítulos Contenidos
Repaso conocimientos básicos Física y Química 1-1 a 1-8
Conceptos básicos de física y química
Estados de la materia
Termodinámica
Mecánica de fluidos, propiedades de los fluidos. Calor
Magnitudes eléctricas y electromagnéticas
Conocimientos matemáticos

 

1-9 Conceptos matemáticos para control
Repaso Conceptos básicos de plantas de proceso

 

1-10 a   1-22
Descripción básica de una planta de proceso
Fuentes de energía
Sistemas de almacenamiento y transporte
Sistemas de vapor, aire, y agua
 Instrumentación. Generalidades
Fundamentos de medida: Precisión, repetibilidad, etc.
Tecnologías medición variables de proceso
Selección de instrumentos
Elementos finales de control y válvulas de seguridad
Selección y montaje de válvulas de control
Selección y uso de variadores de velocidad
Control de procesos (Básico y avanzado)
Control Multivariable
Conocimientos generales sistemas de control
1-23
1-24
1-25
 Generalidades sobre sistemas de control
  SCD,s
  PLC,s
Conocimientos sobre sistemas de transporte de señales
1-26
1-27
1-28
1-29
1-30
Generalidades y Cableado convencional campo –SCD / PLC
Foundation Fieldbus (FF)
Profibus PA, DP
MODBUS RTU
Instrumentos “Wireless”
Sistemas de protección de instrumentos   1-31

 

Protección del fluido de proceso
Protección ambiental
Protección frente al riesgo de explosión
Normativas de los proyectos 1-32

 

Normativa UE y Normativa Americana aplicables

a los proyectos

 

Recursos informáticos 1-33

 

Herramientas y recursos informáticos.

Programas de cálculos de instrumentación

 

 

Tabla 2   Volumen 2   Ingeniería básica

 

Actividad Capítulos Contenidos
Conocimiento de los conceptos de Ingeniería básica
2-1
2-2
2-3
2-4
2-5
Descripción  Proceso, Diagramas Flujo,

Balances Materia/Energía

y Planos de implantación
Diagramas P&ID
Datos de proceso
Tablas Causa – Efecto
Información asociada a Equipos de Proceso
Conocimiento de los conceptos de Ingeniería básica. (Anexos)
2-A1
2-A2
2-A3
2-A4
2-A5
2-A6
2-A7
Anexo 1: Ejemplo de Diagrama de Flujo
Anexo 2: Ejemplo de Diagrama P&ID
Anexo 3: Conexiones y accesorios de tuberías
Anexo 4: Formato Tabla Causa / Efecto
Anexo 5: Ejemplo de secuencia proceso batch
Anexo 6: Ejemplos de especificaciones de tuberías
Anexo 7: Simbología ISA de Instrumentos

 

Tabla 3A   Volumen 3

Actividades de 1ª fase del proyecto. Conceptos generales

Actividad Capítulos Contenidos
Actividades de

la primera fase del proyecto

Conceptos generales

3-1
3-2
3-3
3-4
3-5
3-6
3-7
3-8
3-9
3-10
3-11
3-12
Proyectos de Instrumentación
Revisión de diagramas P&ID
Especificaciones de instrumentación
Intercambio de información
Base de datos y Lista de Instrumentos
Documentación de apoyo para la fase 1
Cálculos de Instrumentación
Hojas de Datos
Requisiciones (RFQ) y Peticiones de Oferta
La gestión de compras de instrumentación
Análisis de Ofertas, Requisición de compra
Sistemas de gestión documental

Tabla 3B   Volumen 3

Actividades de 1ª fase del proyecto. Otras actividades

Actividad Capítulos Contenidos
Actividades de

La primera fase del proyecto

Otras actividades

3-13
3-14
3-15
3-16
3-17
3-18
3-19
3-20
3-21
3-22
3-23
3-24
3-25
3-26
3-27
3-28
3-29
Definición de los sistemas de control
Listas de señales
Esquemas de control (lazos)
Diagramas Lógicos
Estudios de niveles
Alimentaciones de aire de instrumentos y consumos
Especificaciones de Sistemas de Control (SCDs)
Especificaciones de PLCs
Requisiciones de Sistemas de Control (SCDs)
Proyecto de un SCD
Requisiciones de Sistemas de PLCs
Sistemas de Seguridad (SIS)
Diseño Salas de control
Unidades paquete y paneles locales
Ingeniería de Sistemas de Análisis
Asistencia a pruebas FAT
Seguridad informática (Ciberseguridad)
Software corporativo 3-30

 

Gestión de Producción,  Laboratorio,  Mantenimiento

 

Sistemas auxiliares
3-31
3-32
   F&G
   UPSs
Realización actividades de la primera fase (Anexos)
3-A1
3-A2
3-A3
3-A4
3-A5
3-A6
3-A7
3-A8
Volumen 3  Anexo 1: Modelos Especificaciones Instrumentos
Volumen 3  Anexo 2: Ayudas elaboración Hojas de Datos
Volumen 3  Anexo 3: Formatos de Hojas Datos Instrumentos
Volumen 3  Anexo 4: Ejemplos de Requisiciones
Volumen 3  Anexo 5: Formato (Ejemplo) de Lista Instrumentos
Volumen 3  Anexo 6: Típicos de esquemas de control (lazos)
Volumen 3  Anexo 7: Formato Excel de Lista de Señales
Volumen 3  Anexo 8: Hoja de Datos SAI

Tabla 4  Volumen 4   Actividades de 2ª fase del proyecto

Realización actividades de la segunda fase del proyecto
4-1
4-2
4-3
4-4
4-5
4-6
4-7
4-8
4-9
4-10
4-11
Generalidades
Documentación de apoyo para la fase 2
Diseño pensando en el mantenimiento
Planos de situación de instrumentos, bandejas, cajas y red aire
Especificaciones de cables y materiales eléctricos
Esquemas eléctricos y de interconexiones
“Marshaling” electrónico
Elaboración de Listas de cables
Cálculos de Seguridad Intrínseca
Esquemas de conexionado a proceso y materiales
Esquemas de conexionado neumático y materiales
Documentación de montaje de instrumentos
4-12
4-13
4-14
Requisitos de instalación
Especificaciones de montaje
Contrato de Montaje y documentación
Actividades de obra
4-15
 

4-16

Supervisión montaje, pruebas SAT, documentación

“as built”

Planificación del montaje
Realización actividades de la segunda fase (Anexos)
4-A1
4-A2
4-A3
4-A4
4-A5
4-A6
4-A7
4-A8
4-A9
Volumen 4  Anexo 1: Formato Lista de Cables
Volumen 4  Anexo 2: Tablas de Especificaciones de cables
Volumen 4  Anexo 3: Especificación de tuberías de instrumentos
Volumen 4  Anexo 4: Típicos de conexionado a proceso
Volumen 4  Anexo 5: Típicos de conexionado neumático
Volumen 4  Anexo 6: Típicos de conexionado eléctrico
Volumen 4  Anexo 7: Ejemplo de preciario
Volumen 4  Anexo 8: Ejemplos planos implantación instrumentos
Volumen 4  Anexo 9: Resumen de actividades de un proyecto

Tabla 5  Volumen 5   Gestión del proyecto

Realización actividades de la gestión del proyecto
5-1
5-2
5-3
5-4
5-5
Estimación de horas
Planificación
Control de horas
Control de cambios
Recursos informáticos
Programa Horas EPC
Programa Horas FED
Programa de Cálculo de AVANCES

Tabla 6  Volumen 6   Utilidades y varios

Herramientas de cálculo  (programas y manuales de uso)

 

6-1
6-2
6-3
6-4
6-5
6-6
6-7
6-8
6-9
 General herramientas de cálculo

Programa FLOW Elementos de caudal, R.O., y tramos rectos
Programa CONTROL VALVES  Cálculos válvulas de control
Programa SAFETY VALVES  Cálculos válvulas de seguridad
Programa Cálculo de termopozos
Programa Cálculos longitudes cables
Programa Determinación rangos de transmisores
Programa Estimación de horas Ingeniería Instrumentación
Programa Determinación del SIL (Funciones SIS)

Relación de autores

Manuel Bollain Sánchez Consultor
Alfonso Camacho López Consultor
Almudena Alvarez Fernandez Honeywell
Antonio Campo López Consultor
Cesareo Martin-Sanz Martinez Consultor
Eduardo Iñiguez Causo Shell
Francisco Juan Diaz-Andreu García Repsol
Fernando Trucharte Siemens
Francisco Javier Sanchez Pando Aplein Ingenieros
Hector David Puyosa Piña Sabic
Inmaculada Fernandez de la Calle Técnicas Reunidas
Jose Ramon Salgado Bito Consultor
Julio Rivas Escudero Consultor
José Miguel Sola Sáez Repsol
Rafael Gonzalez Martín Repsol
Raul Blanco Morales Repsol
Virginia Centeno Rodriguez Técnicas Reunidas

 

 

 

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