Apostila Nova Proin, Notas de estudo de Engenharia de Petróleo

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MANUAL DE PROJETOS

DE INSTRUMENTAÇÃO

E AUTOMAÇÃO

1ª ed.

Miguel Lima Souza, Esp.

FCA / FACULDADE MAURÍCIO DE NASSAU

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ÍNDICE

1. OBJETIVO ................................................................................................................ 3

2. CONCEITO DE PROJETO ....................................................................................... 3

3. REGULAÇÃO PROFISSIONAL ................................................................................ 3

4. PROJETO DE INSTRUMENTAÇÃO ........................................................................ 3

5. NORMALIZAÇÃO E NORMAS ................................................................................. 3

6. NORMAS DE DESENHO TÉCNICO ........................................................................ 5

7. NORMAS DE PROJETOS DE INSTRUMENTAÇÃO ............................................... 10

8. ETAPAS DE UM PROJETO ..................................................................................... 14

9. FLUXO DE UM PROJETO ....................................................................................... 15

10. DOCUMENTOS DE UM PROJETO ......................................................................... 15

11. ELABORAÇÃO DOS DOCUMENTOS DE PROJETO.............................................. 16

12. INTERFACES MULTIDISCIPLINARES .................................................................... 28

13. PLANEJAMENTO ..................................................................................................... 29

14. LISTA DE SIGLAS EMPREGADAS.......................................................................... 29

15. LISTA DE ANEXOS .................................................................................................. 29

16. REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 30

17. ANEXOS ................................................................................................................... 32

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ABNT: Fundada em 1940, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o órgão responsável pela normalização técnica no país, fornecendo a base necessária ao desenvolvimento tecnológico brasileiro; Normalização : Atividade que estabelece, em relação a problemas existentes ou potenciais, prescrições destinadas à utilização comum e repetitiva, com vistas à obtenção do grau ótimo de ordem, em um dado contexto; Norma : Documento estabelecido por consenso e aprovado por um organismo reconhecido, que fornece, para uso comum e repetitivo, regras, diretrizes ou características para atividades ou seus resultados, visando à obtenção de um grau ótimo de ordenação em um dado contexto; Regulamento técnico : Regulamento que estabelece requisitos técnicos, seja diretamente, seja pela referência ou incorporação do conteúdo de uma norma, de uma especificação técnica ou de um código de prática. Um regulamento técnico pode ser complementado por diretrizes técnicas, estabelecendo alguns meios para obtenção da conformidade com os requisitos do regulamento, isto é, alguma prescrição julgada satisfatória para obter conformidade; Níveis de normalização: De forma sistematizada, a normalização é executada por organismos que contam com a participação de todas as partes interessadas (produtores, consumidores, universidades, laboratórios, centros de pesquisas e Governo). Um organismo de normalização tem como principal função a elaboração, aprovação e divulgação de normas, que devem ser colocadas à disposição do público. Organismo nacional de normalização é o organismo reconhecido para executar o processo de normalização em nível nacional. Nessa condição, ele é indicado para ser membro da correspondente organização internacional e regional de normalização. São exemplos de organismos nacionais de normalização reconhecidos em seus respectivos países: Alemanha – Deutsches Institut für Normung (DIN); Argentina – Instituto Argentino de Normalización y Certificación (IRAM); Brasil – Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT); Canadá – Standards Council of Canada (SCC); Espanha – Associación Española de Normalización y Certificación (AENOR). Organização regional de normalização é aquela que congrega organismos nacionais de normalização reconhecidos por cada país situado em uma mesma área geográfica, política ou econômica. São exemplos de organizações regionais de normalização: Comité Europeén de Normalisation (CEN), um organismo que promove a harmonização voluntária de normas técnicas, na Europa;

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Comité Europeén de Normalisation Eletrotechnique (CENELEC), uma associação civil, integrada por organismos nacionais no âmbito europeu que opera exclusivamente no campo eletrotécnico; Comissão Pan-americana de Normas Técnicas (COPANT), uma associação civil, que congrega hoje os países das três Américas, além da participação dos organismos nacionais de normalização da Espanha (AENOR), França (AFNOR), Itália (UNI) e Portugal (IPQ); a ABNT representa o Brasil nesse foro. Nas organizações internacionais de normalização a participação é aberta a todos os organismos de normalização nacionais existente no mundo. Entre as principais organizações internacionais de normalização podem ser citadas: International Organization for Standardization (ISO), uma organização não governamental integrada por organismos nacionais de normalização de 157 países, contando com um representante por país; a ABNT é a representante do Brasil; International Electrotechnical Commission (IEC), uma federação mundial integrada por 68 organismos nacionais de normalização, contando com um representante por país, atuando especificamente na normalização internacional no campo da eletricidade, eletrônica; o representante brasileiro é a ABNT, que conta com o Comitê Brasileiro de Eletricidade Industrial (COBEI) para sua representação.

6. NORMAS DE DESENHO TÉCNICO

As elaborações de documentos técnicos normatizados devem obedecer às regras contidas nas normas de desenho e representação gráfica da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). O projetista deve, obrigatoriamente, conhecer normas de desenho para uma perfeita representação daquilo que está sendo projetado. O desenho deve ser emitido em uma linguagem universal e sua simbologia deve estar prevista em normas.

6 .1 APRESENTAÇÃO DO DESENHO

O desenho deve ser apresentado conforme a norma NBR- 10582 (Apresentação da folha para desenho técnico). A figura 1 mostra como os espaços devem ser utilizados na folha de desenho. Figura 1 – Espaço para desenho Fonte: ABNT – NBR 10582

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A tabela 1 mostra os tamanhos padronizados de formatos série A

6 .3 REPRESENTAÇÃO DO DESENHO

O desenho deve ser representado conforme os princípios da norma NBR- 10067 (Princípios gerais de representação em desenho técnico). A figura 4 mostra uma vista de uma peça e a representação de seus cortes.

6. 4 COTAGEM E DIMENSÕES DO DESENHO

O desenho deve ser cotado conforme a norma NBR- 10126 (Cotagem em desenho técnico). Figura 4 – Vista e Cortes Fonte: ABNT – NBR 10067 Tabela 1 – Tamanhos dos form atos série A

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A figura 5 nos mostra uma peça cotada.

6. 5 DESENHO TÉCNICO

Os termos empregados em desenho técnico deve seguir a norma NBR- 10647 (Desenho técnico).

6. 6 DOBRAGEM E CÓPIA

Os desenhos após plotados em escala devem ser dobrados conforme a NBR- 13142 (Desenho técnico - Dobramento de cópia). A figura 6 nos mostra um exemplo de dobragem de cópia. Figura 5 – Cotas Fonte: ABNT – NBR 10126 Figura 6 – Dobragem de cópia de formato A Fonte: ABNT – NBR 13142

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6. 9 TIPOS DE LINHAS E LARGURAS EM DESENHO TÉCNICO

As linhas utilizadas nos desenhos, mesmo em CAD, devem seguir as orientações contidas na norma NBR- 8403 - Aplicação de linhas em desenhos – Tipos de linhas - Larguras das linhas. A figura 8 ilustram estas linhas.

6 .10 OUTRAS NORMAS NBR APLICÁVEIS AO DESENHO TÉCNICO

NBR- 8404 – Indicação do estado de superfícies em desenho técnico; NBR- 11534 – Representação de engrenagem em desenho técnico; NBR- 12298 – Representação de áreas de corte por meio de hachurias em desenho técnico; NBR- 13963 – Móveis para escritório – Móveis para desenho - Classificação e características físicas e dimensionais; NBR- 14611 – Desenho técnico – Representação simplificada em estruturas metálicas; NBR- 8993 – Representação convencional de partes roscadas em desenho técnico; NBR- 6158 – Sistema de tolerâncias e ajustes; NBR- 6409 – Tolerâncias geométricas – Tolerâncias de forma, orientação, posição e batimento - Generalidades, símbolos, definições e indicações em desenho; NBR- 7191 – Execução de desenhos para obras de concreto simples ou armado.

7. NORMAS DE PROJETOS DE INSTRUMENTAÇÃO

O projeto de instrumentação deve seguir as determinações das normas ABNT e da ISA (The International Society of Automation) além de outras normas aplicáveis. Figura 8 – Tipos de linhas Fonte: ABNT – NBR 8403

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7. 1 SIMBOLOGIA UTILIZADA EM PROJETOS DE INSTRUMENTAÇÃO

O projeto deve seguir a codificação e simbologia constante na norma ISA 5. (Instrumentation Symbols and Identification) e ISA 5.3 (Graphic Symbols for Distributed Control/Shared Display Instrumentation, Logic and Computer Systems). A Norma ISA 5.1 (Instrumentation Symbols and Identification) padroniza as letras para o tagueamento de instrumentos. Figura 9 – Simbologia de vazão Fonte: ISA Figura 10 – Letras identificadoras Fonte: ISA

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7.4 FLUXOGRAMAS

O fluxograma de engenharia deve seguir a padronização constante na norma ISA 5.5 (Graphic Symbols for Process Displays).

7.5 FOLHAS DE DADOS

As folhas de dados devem ser emitidas conforme a padronização constante da norma ISA S20 (Specification Forms for Process Measurement and Control Instruments, Primary Elements, and Control Valves). Figura 13 – Símbolo de bomba Fonte: ISA Figura 14 – Folha de dados de uma válvula de controle Fonte: ISA

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7. 6 OUTRAS NORMAS APLICÁVEIS

ISA 75.01 - Flow Equations for Sizing Control Valves; ISA 75.05 - Control Valve Terminology; ISA 75.11 - Inherent Flow Characteristic and Rangeability of Control Valves; ISA 75.13 - Method of Evaluating the Performance of Positioners with Analog Input Signals and Pneumatic Output; ISA 75.17 - Control Valve Aerodynamic Noise Prediction; ISA 75.19 - Hydrostatic Testing of Control Valves; FCI 70- 2 - Control Valve Seat Leakage; API RP 553 - Refinery Control Valves; API STD 598 - Valve Inspection and Testing; ISA RP 75.23 - Considerations for Evaluating Control Valve Cavitation; MSS SP- 72 - Ball Valves with Flanged or Butt-Welding Ends for General Service; API 551 - Process Measurement Instrumentation (Norma de instalação); ISA 75.22 - Face-to-Centerline Dimensions for Flanged Globe-Style Angle Control Valve Bodies (ANSI Classes 150, 300, and 600); ABNT NBR IEC 60079- 0 - Atmosferas Explosivas - Parte 0: Equipamentos - Requisitos Gerais; ABNT NBR IEC 60529 - Grau de Proteção para Invólucros de Equipamentos Elétricos (Código IP).

8. ETAPAS DE UM PROJETO

As etapas normais em um projeto são: Conceitual, Básico, FEED e Executivo. O projeto conceitual normalmente é concebido pelo cliente e entregue para a empresa de engenharia elaborar o projeto como um todo. Após recebimento do projeto conceitual, entramos na fase de elaboração do projeto básico. Alguns clientes elaboram o FEED (Front-End Engineering Design), que é um pré-executivo, permitindo assim realização da licitação da obra. O projeto básico é composto dos seguintes documentos: Fluxogramas de engenharia e processo, arranjos gerais, folhas de dados de processo, matriz de causa e efeito, descritivo da lógica de automação, folhas de dados de grandes equipamentos, listas preliminares de material, arquiteturas de sistema de automação, diagrama unificlar simplificado, memorial descritivo preliminar de serviços. Após aprovação do projeto básico pelo cliente se inicia a fase de projeto executivo. Os documentos do projeto executivo são: Lista de documentos, critérios de projeto de instrumentação, lista de instrumentos, lista de cabos, lista de pontos de ajustes, lista de entradas e saídas, detalhes de instalação, plantas de instrumentação, diagramas de malha, diagrama lógico, diagrama de

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e estimativa de custo preliminar. Nesta etapa deve ser emitido o menor número possível de desenhos/documentos.

10.2 BÁSICO

O projeto básico engloba os seguintes documentos: Lista de instrumentos, fluxogramas de engenharia, folhas de dados de processo, estimativa preliminar de custos, arranjos preliminares, memorial descritivo do processo, diagrama unifilar preliminar, arquitetura de sistema de automação entre outros.

10.3 EXECUTIVO

Lista de documentos, critérios de projeto de instrumentação, lista de instrumentos, lista de cabos, lista de pontos de ajustes, lista de entradas e saídas, detalhes de instalação, plantas de instrumentação, diagramas de malha, diagrama lógico, diagrama de interligação, folhas de dados de instrumentos, memórias de cálculo, lista de material, memorial descritivo de serviços, arranjo de salas de controle, lista de cargas elétricas e parecer técnico entre outros

10.4 EMISSÃO E REVISÕES

Normalmente os documentos de engenharia são emitidos tomando-se como base as normas de desenho da ABNT citadas neste documento. Alguns clientes padronizam a numeração, os formulários e as revisões visando um melhor controle dos documentos de projeto. No caso da Petrobras a numeração, os formulários e as revisões são padronizadas nas norma N-1710, N-381 e N-2064 respectivamente.

11. ELABORAÇÃO DOS DOCUMENTOS DE PROJETO

11.1 REFERÊNCIA

Documentos que devem ser consultados para elaboração do projeto de instrumentação. Estes documentos são emitidos por outras disciplinas dentro das empresas de engenharia. 11.1.1 ESPECIFICAÇÃO DE MATERIAL DE TUBULAÇÃO – “PIPE SPEC”. O pipe spec deve ser consultado no desenvolvimento do projeto de instrumentação. O pipe spec é emitido pelos clientes das empresas de engenharia. Quando solicitado a empresa de engenharia poderá elaborar este documento. Alguns clientes também padronizam materiais de tubulação de instrumentação como é o caso da Petrobras em sua norma interna N- 1931 (materiais de tubulação para instrumentação). Vide figura 16 e anexo 1.

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O pipe spec deve conter todos os dados necessários à compra de materiais de tubulação e citar as normas aplicáveis além de conter anexos de instalação em alguns casos. Como exemplos podemos citar os apêndices da padronização Petrobras ET-200. 11.1. 2 PLANTA DE TUBULAÇÃO. A planta de tubulação com a locação de instrumentos e válvulas servirá de base para elaboração da planta de instrumentação. Esta deverá ser executada na mesma escala da planta de tubulação. Vide anexo 34. 11.1. 3 PLANTA DE CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS - ELÉTRICA A planta de classificação de áreas é um documento emitido pelos setores de elétrica e processo. De posse deste documento e da classificação ali contida é definido o tipo de material (e proteção) elétrico a ser utilizado nos projetos de instrumentação. Norma aplicável na elaboração da planta de classificação de áreas: IEC 79- 10 (Electrical Apparatus for Explosive Gas Atmospheres - Part 10: Classification of Hazardous Areas). Vide anexo 3. O projetista de instrumentação em relação à plantas de classificação de áreas deverá entender o conceito de classificação de áreas e a partir disto definir o tipo de invólucro adequado. Anexo 6 e Anexo 7. Figura 16 – pipe spec Fonte: Petrobras

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11.1. 8 RELATÓRIO DE MALHAS DE SEGURANÇA

O processo emite o relatório de classificação das malhas de segurança dentro da unidade industrial. A Petrobras utiliza sua norma interna N- 2595. Normas IEC aplicáveis são IEC 61508 e IEC 61511. Vide anexo 5.

11.2 PROJETO CONCEITUAL

Documento emitido pelo cliente que descreve toda a solicitação de um empreendimento contendo anexos ilustrativos. O projeto conceitual, como normalmente é emitido pelo cliente e complementado pela empresa de engenharia, podemos citar como conceitual os seguintes documentos: Fluxogramas conceituais, listas de instrumentos e equipamentos preliminares, estimativas de custos e cronogramas.

11.3 PROJETO BÁSICO

O projeto básico deve ser elaborado após a aprovação pelo cliente do projeto conceitual. Listamos á frente os documentos que normalmente são emitidos nesta etapa de projeto.

11. 3. 1 ARQUITETURA DE SISTEMA A arquitetura de automação é um documento que é emitido na fase de projeto básico pela automação e deve ser complementado na fase de projeto executivo. Conforme Petrobras a arquitetura deve mostrar de forma simbólica os equipamentos principais do sistema (SDCD, CLP, PI, PES, STVM, STT, IHM, EMED, sistema analítico, unidades “pacotes” e outros), sua localização física e de que maneira se interligam. Neste documento devem estar claros os tipos de redes, os meios de comunicação e os protocolos utilizados.

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11. 3. 2 INSTRUMENTOS E SISTEMAS ESPECIAIS

Na fase de projeto básico deve ser emitido as FDs (Folhas de dados) de compra dos instrumentos, softwares e equipamentos especiais tais como: CLPs (controladores lógicos programáveis), STVMs (Sistemas de telecomando de válvulas), SDCDs (sistema de controle digital distribuído), sistema de supervisão, sistema de segurança e outros.

11. 3. 3 FLUXOGRAMA DE PROCESSO E ENGENHARIA O Fluxograma de engenharia e o fluxograma de processo são documentos emitidos pela disciplina de processo. O fluxograma de engenharia é o documento consultado pela disciplina de instrumentação para geração do projeto básico e executivo. A simbologia utilizada deve estar conforme a norma ISA 5.1. O fluxograma de engenharia deve ser emitido na fase de projeto básico e complementado na fase de projeto executivo. Figura 18 – Arquitetura de automação Fonte: Senai Campinas