ansi-isa s5.2 - 1976 (r1981) - diagramas logicos binarios para operacao de processos

Diagramas Lgicos Binrios

ANSI/ISA S5.2 -1976 (R1981)

Diagramas Lgicos Binrios para Operaes de Processo

3.1. Objetivos O objetivo da norma: Diagramas

Lgicos Binrios para Operaes de Processo, ISA S5.2, o de fornecer um mtodo de diagramao lgica de sistemas de intertravamento e seqencial binrios para a partida, operao, alarme e desligamento de equipamentos e processos em industrias de processo. A norma ajuda o entendimento e operao de sistemas binrios e melhora a comunicao entre pessoal tcnico de gerncia, projeto, operao e manuteno que lida com o sistema em comum.

A norma fornece smbolos, bsicos e no bsicos para funes binrias de operao, de modo que eles possam ser aplicados em qualquer tipo de equipamento, eletrnico, pneumtico, fludico, hidrulico, mecnico, ptico, manual ou automtico.

3.2. Uso de smbolos Usando os smbolos chamados de

bsicos, os sistemas lgicos podem ser descritos com o uso de apenas os mais fundamentais blocos lgicos. Os smbolos bsicos so: AND, OR, NOT, NOR, NAND e OR EXCLUSIV. H ainda os blocos funcionais de TEMPO (temporizador) e de CONTAGEM (contador).

Os smbolos restantes, no bsicos, so mais compreensveis e permitem que os sistemas lgicos sejam diagramados com mais conciso. O uso dos smbolos

no bsicos opcional. Exemplo de informaes no bsicas: identificao do documentos, nmeros de tags, marcao de terminais.

Um diagrama lgico pode ser mais ou menos detalhado, dependendo de seu uso. A quantidade de detalhe em um diagrama lgico depende do grau de refinamento da lgico e se est includa a informao auxiliar no-lgica. O diagrama pode ser fornecido com o nvel de detalhe apropriado, por exemplo, para a comunicao entre um projetista de circuitos pneumticos e um projetista de circuitos eltricos ou pode apenas fornecer uma descrio genrica para um gerente de fbrica.

Tambm como exemplo de refinamento de detalhes: um sistema lgico pode ter duas entradas opostas, e.g., um comando para abrir e um comando para fechar, que no existem simultaneamente. O diagrama lgico pode especificar ou no o resultado se ambos os comandos existirem simultaneamente. Alm disso, podem ser adicionadas notas explicativas ao diagrama para registrar o tipo de lgica.

A existncia de um sinal lgico pode corresponder fisicamente existncia ou no de um sinal do instrumento, dependendo do tipo do equipamento e da filosofia do circuito. Por exemplo, um projetista pode escolher um alarme de vazo alta para ser atuado por uma chave eltrica cujos contatos abrem em vazo alta, mas o alarme de vazo alta pode ser projetado para ser atuado por uma chave eltrica cujos contatos fecham em vazo alta. Assim, a condio de vazo alta pode ser representada fisicamente pela ausncia ou pela presena de um sinal eltrico. O

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diagrama lgico no tenta relacionar o sinal lgico a um sinal de instrumento de qualquer tipo.

Um smbolo lgico pode ser mostrado no diagrama como tendo trs entradas, A, B e C, porm tpico para uma funo lgica ter qualquer nmero de duas ou mais entradas.

O fluxo de informao representado por linhas que ligam estados lgicos. A direo normal do fluxo da esquerda para a direita e do alto para baixo. Podem ser colocadas setas nas linhas para dar mais informaes ou quando o fluxo das linhas no no sentido normal.

Um resumo do status de uma operao pode ser colocado no diagrama sempre que for til, para dar um ponto de referncia na seqncia lgica.

Uma condio lgica especfica pode ser mal entendida quando ela envolve um equipamento que pode ter mais de dois estados alternativos. Por exemplo, se estabelecido que uma vlvula no est fechada, isto pode significar que 1. a vlvula est totalmente aberta ou 2. a vlvula est simplesmente no

fechada, ou seja, em uma posio intermediria entre aberta e fechada. O diagrama deve ser interpretado literalmente. Se uma vlvula aberta-fechada,

necessrio fazer o seguinte para evitar mal entendidos: 1. desenvolver o diagrama lgico de

modo que diga exatamente o que se quer. Se a vlvula para estar aberta, ento isto deve ser estabelecido. A vlvula no deve ser descrita como estando no-fechada.

2. fazer uma nota separada especificando que a vlvula sempre assume ou a posio totalmente aberta ou totalmente fechada. De modo diferente, h equipamento

que est ligado ou desligado, operando ou parado. Para dizer que uma bomba no est operando usualmente se diz que ela est parada.

As seguintes definies se aplicam a equipamentos que tem posies aberta, fechada ou intermediria.

Posio aberta: uma posio que est 100% aberta.

Posio no-aberta: uma posio que menos do que 100% aberta. Um

dispositivo que est no-aberto pode estar fechado ou no.

Posio fechada: uma posio que est 0% aberta.

Posio no-fechada: uma posio que mais do que 0% aberta. Um dispositivo que est no-fechado pode estar aberto ou no.

Posio intermediria: uma posio especifica que maior do que 0% e menor do que 100% aberta.

Posio no-intermediria: uma posio que acima ou abaixo de uma posio intermediria especifica.

Deve-se notar que nem sempre o diferente de totalmente aberto totalmente fechado, pois pode-se ter tambm parcialmente aberto. Somente em sistemas binrios o diferente de aberto fechado, pois neste sistema um estado s pode ser totalmente aberto ou totalmente fechado e no h parcialmente aberto.

Para um sistema lgico tendo um status de entrada que derivado indiretamente (por inferncia), pode aparecer uma condio que induz a uma concluso errada. Por exemplo, assumir que exista vazo porque o motor da bomba est ligado pode ser falso, porque pode haver uma vlvula fechada, um eixo do motor quebrado, o acoplamento motor-bomba defeituoso. Deve-se estabelecer declarao baseando-se em medida positiva confirmando que uma determinada condio realmente existe ou no existe.

Uma operao do processo pode ser afetada pela perda da alimentao eltrica ou pneumtica. Para levar em conta esta possibilidade, deve-se considerar o efeito da perda da potncia a qualquer componente lgico ou ao sistema lgico total. Em tais aplicaes, a alimentao ou a perda da alimentao deve ser considerada como entrada lgica para o sistema. Para memrias eletrnicas, obrigatrio entrar com a alimentao. Pelo mesmo raciocnio, tambm necessrio considerar o efeito da volta da alimentao.

Os diagramas lgicos no necessariamente devem cobrir o efeito das fontes de alimentao da lgica nos sistemas de processo, porm podem faz-lo, para ficar o mais completo possvel.

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recomendvel, por clareza, que um nico smbolo funo do tempo seja usado para representar cada funo de tempo em sua totalidade. Embora no incorreto, deve-se evitar a representao de uma funo temporizada no comum ou complexa usando um smbolo da funo tempo em seqncia imediata com um segundo smbolo de funo tempo ou com um smbolo NOT.

Na norma de diagramas lgicos binrios so usados smbolos de instrumentos analgicos e digitais compartilhados, provenientes das normas ISA S5.1 e ISA S5.3 mas que no fazem parte da norma ISA S5.2.

3.3. Smbolos Os smbolos para diagramar a lgica

binria so definidos a seguir.

Entrada

Definio Uma entrada para a seqncia lgica.

Smbolo

Smbolo alternativo

Exemplo A posio partida de uma chave

manual HS-1 atuada para fornecer uma entrada para ligar uma esteira.

Diagramas alternativos:

Sada

Definio Uma sada da seqncia lgica.

Smbolo

Smbolo alternativo

Exemplo Uma sada de seqncia lgica

comanda a vlvula HV-2 para abrir Diagramas alternativos:

(AND)

Definio A sada lgica D existe se e somente

todas as entradas lgicas A, B e C existirem Smbolo

Exemplo Operar bomba se 1. nvel do tanque estiver algo e 2. vlvula de descarga aberta

Estado da entrada

Estado da entrada

Instrumento de inicializao, se conhecido

HS-1 parte esteira manualmente

parte esteira manualmente HS1

Estado da saida

Instrumento operado, se conhecido

Abre Vlvula HV-2

Estado da saida

Abre Vlvula HV2

DCB A

A

Operar bomba Tanque nvel alto

A Vlvula aberta

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OU (OR)

Definio Sada lgica D existe se e somente se

uma ou mais entrada lgica A, B e C existirem

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Smbolo

Exemplo Parar compressor se

1. presso gua resfriamento for baixa

2. temperatura mancal for alta

OU (OR) QUALIFICADO

Definio Sada lgica D existe se e somente se

um nmero especificado de entradas lgicas A, B e C existirem.

Os seguintes smbolos matemticos podem ser usados, quando apropriado:

a. = igual a b. diferente de c. < menor que d. > maior que e < no menor que f > no maior que g menor ou igual a (igual a f) h maior ou igual a (igual a e)

Smbolo

* Detalhes internos representam quantidades numricas

Exemplo 1 Operar misturador se dois e somente

dois containers estiverem em servio

Exemplo 2 Parar reator se pelo menos dois

dispositivos de segurana solicitarem a parada

Exemplo 3 Fazer alimentao se, no mnimo, um

e no mais que 2, moedor estiver em servio.

NO (NOT) ou INVERSOR

Definio Sada lgica B existe se e somente se

a entrada A no existir.

Smbolo

Exemplo1 Desligar entrada de gs combustvel

se queimadores 1 e 2 estiverem desligados

Alternativa de notao

Alternativa de lgica

CB A

DOR

CB A

D *

Temperatura alta mancal

Presso baixa gua Desligar Compressor OR

Dispositivo 2 atuado Dispositivo 3 atuado

Dispositivo 1 atuado

Parar Reao 2

Moinho 2 em servio


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Memria (flip flop) (bsico)

Definio S representa set da memria R representa reset da memria A sada lgica C existe to logo exista

a entrada A. C contnua a existir, independente do estado subsequente de A, at que a memria seja resetada, ou seja, terminada pela entrada lgica B existente. C permanece terminado, independente do estado subsequente de B, at que A faa a memria ser estabelecida.

A sada lgica D, se usada, existe quando C no existe e D no existe quando C existe.

Opo de superposio de entrada Se as entradas A e B existirem

simultaneamente e se desejado ter A superpondo B, ento S deve ser envolvida em um circulo S .Se B para superpor A, ento R deve ser envolvido por um circulo. R

Opo de perda da alimentao A letra S no modificada denota que

nenhuma considerao dada ao da memria quando se perde a alimentao da lgica.

Smbolo *A sada D no precisa ser mostrada, quando no usada

Exemplo Se presso do tanque se torna alta,

ventar o tanque e continuar vendo, independente da presso, a no ser que o vent seja desligado manualmente, atravs da chave HS-1, desde que a presso no seja alta. Se o vent desligado, o compressor deve partir.

Presso alta no tanque

Memria perdida com falta de alimentao

Similar memria convencional, exceto que a memria perdida quando h falta de energia de alimentao da lgica.

Exemplo Se comear a vazo de alimentao,

o resfriador deve operar at que o tanque fique vazio. No evento de perda de alimentao da lgica, o resfriador deve parar.

Memria mantida na falta de alimentao

Similar memria convencional, exceto que a memria mantida quando h falta de energia de alimentao da lgica.

Smbolo

Exemplo Se a operao da bomba reserva

iniciada, a bomba deve operar, mesmo com a perda da alimentao da lgica, at que a seqncia do processo seja terminada. A bomba deve operar se os comandos PARTIDA e PARADA existirem simultaneamente.

Queimador 2 ligado

Queimador 1 ligado Desligar vazo do gs OR

D*C

B

A S R

Permitir partida compressor

Ventar tanque S RHS1

B

A LS R D*

C

B

A MS R D*

C

Vazo de alimentao

Tanque vazio

LS R

Operar Resfriador

SeqncBomba reserva inicializada ia

terminada MS R

Operar bomba reserva


Memria independe da falta de alimentao

Similar memria convencional, exceto que aps a considerao ser julgada no importante, com relao ao processo, se a memria mantida ou no quando h falta de energia de alimentao da lgica.

Exemplo Se o nvel do tanque baixo, operar a

bomba de enchimento at que o nvel fique alto ou que a qualidade da gua seja insatisfatria. No importa para o processo o que acontece com a bomba no caso de perda de energia da lgica. Se os comandos PARAR e PARTIR forem apertados simultaneamente, a bomba deve parar.

Elemento temporizador (bsico)

Smbolo

Definio A sada lgica B existe com uma

relao de tempo para a entrada lgica A. Esta relao de tempo pode assumir vrias lgicas. Inicializao atrasada da sada (Delay Iniciation)

A existncia contnua da entrada lgica A durante o tempo t faz a sada B existir quando t expira. B termina quando A termina

Exemplo Se a temperatura do reator exceder

um determinado valor, continuamente durante 10 segundos, bloquear a vazo do catalisador. Recomear a vazo, quando a temperatura no exceder este valor.

Terminao atrasada da sada (Delay Termination )

A existncia contnua da entrada lgica A faz a sada B existir imediatamente. B termina quando A terminar e no tem ainda existido durante um tempo t.

B

A NS R D*

C

Nvel alto

Qualidade insatisfatria

Nvel baixo NS R

Operar bomba alimentao

OR

B A B * t

B A B DI t

Temperatura alta reator

DI 10

Boquear vazo do catalisador

B A B DT

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Exemplo Se a presso do sistema cai abaixo de

um limite de baixa, operar o compressor ainda. Parar o compressor quando a presso ficar abaixo do limite continuamente por 1 minuto.

DT 60

Operar compressor

Presso baixa

Sada de pulso A existncia da entrada lgica A,

independe de seu estado subsequente, faz a sada B existir imediatamente. B existe durante um tempo t e depois termina.

PO t

B A B

Exemplo Se a purga do vaso falha por um

perodo de tempo, operar a bomba de vcuo por 3 minutos e depois parar a bomba.

PO 3 min

Operar bomba vcuo

Purga falha

Outros smbolos Existem ainda outros mtodos de

representar as funes temporizadas, apresentando informaes adicionais e mais detalhadas.

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Apostilas\Intertravamento SmbologiaISA52.doc 31 OUT 97


Apndice A

Fig. A.1. Diagrama de Fluxo da Operao de Enchimento do Tanque

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Descrio do Processo

Partir a bomba O produto pode ser bombeado para o

tanque A ou B. A bomba pode ser operada manualmente ou automaticamente, conforme a posio da chave seletora, HS-7, que tem trs posies: Ligada, Desligada e Automtica. Quando a bomba estiver operando, a lmpada piloto vermelha L8-A deve estar acesa e quando estiver para, a lmpada verde L8-B deve estar acesa. Depois de ligada, a bomba contnua a operar at ser parada manualmente ou faltar a energia de alimentao.

A bomba pode ser operada manualmente, a qualquer momento, desde que no exista defeito. A presso de suco no pode ser baixa, a presso da gua de selagem no pode ser baixa, o motor da bomba no pode ser sobrecarregado e a partida deve estar rearmada.

Para operar a bomba automaticamente, todas as seguintes condies devem ser satisfeitas:

1. As botoeiras HS-1 e HS-2 devem ser ligadas para encher os tanques A e B, respectivamente. Cada chave tem 2 posies: PARTIR e PARAR. PARTIR desenergiza as vlvulas solenides associadas, HY-1 e HY-2. Desenergizando uma vlvula solenide, faz a vlvula ir para a condio de falha segura, que aberta para a atmosfera (vent). A solenide desligada despressuriza o atuador pneumtico da vlvula de controle associada, HV-1 e HV-2. Despressurizando uma vlvula de controle faz a vlvula ir para a posio segura, que aberta. As vlvulas de controle tem chaves associadas na posio aberta, ZSH-1 e ZSH-2 e chaves de posio fechada, ZAL-1 e ZSL-2.

2. A posio PARAR das chaves HS-1 e HS-2 causa a ocorrncia das aes opostas para quando as vlvulas solenides estiverem energizadas, os atuadores ficam

pressurizados e as vlvulas de controle fechadas.

3. Se a potncia do circuito de partida perdida, a memria de partida perdida e a operao de enchimento parada. O comando para parar o enchimento se sobrepe ao comando de comear o enchimento.

4. Para partir a bomba automaticamente, uma das vlvulas de controle HV-1 ou HV-2 devem estar aberta e a outra deve estar fechada, dependendo se o tanque A ou B deve ser enchido.

5. A presso de suco da bomba deve estar acima de um valor dado, que est ajustado no pressostato PSL-5.

6. Se a vlvula HV-1 aberta para permitir o bombeamento no tanque A, o nvel do tanque deve estar abaixo de dado valor, como ajustado na chave de nvel LSH-3, que tambm atua uma lmpada piloto de nvel alto situado no painel de leitura, LLH-3. De modo similar, a chave de nvel alto LSH-4, permite o bombeamento no tanque B, se no atuada e acende a lmpada piloto LLH-4, se atuada.

7. A presso da bomba de gua de selagem deve estar adequada, como indicado no manmetro montado no painel, PI-6. Esta uma exigncia que no interfere no intertravamento, que depende da ateno do operador antes de comear a operao. A chave de presso, PSL-6, atrs do painel, atua o alarme de baixa presso montado no painel de leitura, PAL-6.

8. O motor de acionamento da bomba no pode estar sobrecarregado e seu starterr deve ter sido resetado.

Parar a bomba A bomba pra se existir alguma das

seguintes condies: 1. Durante o bombeamento para o

tanque, sua vlvula de controle deixa a posio totalmente aberta ou a vlvula do outro tanque deixa a condio totalmente fechada, desde que a bomba esteja em controle automtico.

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2. O tanque selecionado para bombeamento se torna cheio, desde que a bomba esteja em controle automtico.

3. A presso de suco da bomba fique continuamente baixa por 5 segundos.

4. O motor de acionamento da bomba esteja sobrecarregado. No importa para o processo se a memria do motor da bomba sobrecarregado retida na perda de potncia neste sistema, por que a memria mantida que opera a bomba definida como perdendo memria em caso de falta de potncia e isto, por si, causa a bomba parar. Porm, uma condio existente de sobrecarga evita o starter do motor de ser resetado.

5. A seqncia parada manualmente atravs da chave HS-1 ou HS-2. Se os comandos PARAR e PARTIR para a operao da bomba existirem simultaneamente, o comando PARAR prevalece sobre o comando PARTIR.

6. A bomba parada manualmente atravs de HS-7.

7. A presso da bomba de gua de selagem baixa. Esta condio no est no intertravamento e requer interveno manual para parar a bomba.

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Vlvula solenide

Vlvula controle

HY-1 HY-2 HY-2 HY-2

Atuador Atuador Passagem Vlvula aberta Desenergizada Ventado Aberta Operao Vlvula fechada

Energizada Pressurizado

Fechada

A informao desta tabela necessria para detalhar o trabalho a ser feito. A informao

pode ser apresentada em qualquer outra forma conveniente. Tab. 1. Descrio do esquema de atuao da vlvula Operao de enchimento do tanque Intertravamento 1, Rotina 1

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Fig. A.2. Operao de Enchimento do Tanque Intertravamento Parte I

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Fig. A.3. Operao de Enchimento do Tanque Intertravamento Parte II

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