3 guia 02 diagramas_de_proceso

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”
ÁREA DE TECNOLOGÍA
Aprendizaje Dialógico Interactivo
Programa de Ingeniería Química
Departamento de Energética
Diseño de Plantas
Unidad II: Consideraciones Generales en el Diseño de Equipos de Proceso.
DIAGRAMAS DE PROCESO.
Este documento tiene como propósito establecer las pautas que deben seguirse en la preparación de los
d
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de
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pr
ro
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es
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o, para proyectos totalmente nuevos o remodelaciones de plantas existentes, desde la
ingeniería conceptual hasta la ingeniería de detalle.
Existen varios tipos de diagramas de proceso, entre los que se encuentran:
Diagrama de flujo de proceso (DFP).
Diagrama de tubería e instrumentación (DTI).
Diagrama de servicios industriales (DSI).
Diagrama de sistemas de efluentes (DSE).
Este documento contiene información de los siguientes aspectos:
1. Diagrama de Flujo de Proceso. (DFP)
1.1. Contenido del Diagrama de Flujo de Proceso.
1.1.1. Balance de Masa.
1.1.2. Equipos de Proceso.
1.1.3. Líneas de Proceso.
1.1.4. Control Básico del Proceso.
1.2. Lineamientos para la Preparación del Diagrama de Flujo de Proceso.
1.2.1. Trazado de Equipos.
1.2.2. Trazado de Líneas.
1.3. Presentación del Diagrama de Flujo de Proceso.
1.3.1. Tamaño de la Hoja del Plano.
1.3.2. Zonas dentro del Plano.
1.3.3. Orientación del Diagrama.
2. Diagrama de Tubería e Instrumentación. (DTI)
2.1. Tipos de Diagramas de Tuberías e Instrumentación.
2.2. Contenido del Diagrama de Tubería e Instrumentación.
2.2.1. Equipos.
2.2.2. Tuberías y Accesorios.
2.2.3. Válvulas.
2.2.4. Instrumentación y Control del Proceso.
2.2.5. Otras Informaciones.
2.3. Lineamientos para la Preparación del Diagrama de Tubería e Instrumentación.
2.3.1. Trazado de Equipos.
2.3.2. Trazado de Tuberías de Proceso.
2.3.3. Trazado de Tuberías de Instrumentación.
2.3.4. Lazos de Control.
2.3.5. Seguridad del Proceso.
2.4. Presentación del Diagrama de Tuberías e Instrumentación.
3. Diagrama de Servicios Industriales. (DSI)
4. Diagrama de Sistemas de Efluentes. (DSE)

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1. DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO (DFP).
El diagrama de flujo de proceso es una representación esquemática del proceso con sus condiciones de
operación normal y su control básico; este también indica los efluentes (líquidos, gases o sólidos) emanados del
proceso y su disposición.
Este diagrama incluye el balance de masa e información para el diseño y especificación de equipos, además
sirve de guía para desarrollar el diagrama de tubería e instrumentación.
1.1. Contenido del Diagrama de Flujo de Proceso.
La información mínima que debe contener el DFP es la siguiente:
Balance de Masa,
Equipos de Proceso,
Líneas de Proceso,
Control Básico del Proceso.
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1.
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.
En el balance de masa se presentan las características de las corrientes de alimentación, intermedias, reciclos y
productos acabados, estas se resumen en una tabla ubicada en la z
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o.
.
La tabla contiene todos los datos generados en el desarrollo del proceso tales como:
Número de las corrientes,
Descripción de las corrientes,
Flujo másico y/o volumétrico,
Temperatura y presión de operación,
Densidad o gravedad específica,
Estado físico, etc.
Los componentes de las corrientes en forma porcentual y otras propiedades, generalmente se presentan en el
documento “
“B
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.
Cada equipo de proceso debe tener los siguientes datos:
Código de identificación,
Nombre del equipo,
Características de operación normal,
Los equipos de respaldo ó en paralelo no son mostrados, sin embargo, la presencia de estos son indicados por
el número de equipos, por ejemplo, T-450 A / B, las letras A y B representan, cada una, un equipo en paralelo
o respaldo.
A continuación se muestra la información a reportar de algunos equipos básicos en el DFP:
Equipos Información Contenida
T
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r /
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or
r)
)
Código de identificación.
Nombre.
Diámetro interno.
Longitud entre tangentes (T/T).

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Nombre.
Diámetro interno.
Número y tipo de platos.
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Nombre.
Diámetro interno.
Tipo de relleno.
Volumen de relleno.
R
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Nombre.
Diámetro interno.
Tipo de catalizador.
Volumen de catalizador.
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Nombre.
Calor intercambiado a condiciones de operación normal.
Tipo.
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Nombre.
Flujo volumétrico a condiciones de operación normal.
Diferencial de presión.
C
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Nombre.
Cantidad de vapor.
Presión de vapor y temperatura si es vapor sobrecalentado.
A
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Nombre.
Revoluciones por minuto.
Diámetro.
Potencia absorbida.
C
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Nombre.
Tamaño de la partícula de corte.
Porcentaje de separación.
C
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ct
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co
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Nombre.
Calor de entrega al proceso, en condiciones de operación.
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Nombre.
Diámetro interno.
Altura.
Capacidad neta.
T
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Nombre.
Flujo de agua.
Calor retirado a condiciones de operación.
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Cada línea de proceso D
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A los equipos se identifican con un número dentro de un rombo
referido en los balances de masa y energía.
La identificación de las corrientes, debe realizarse siguiendo los siguientes criterios:

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Numerar las corrientes principales y los ramales.
Numerar una sola de las corrientes paralelas o trenes idénticos.
Asignar los números a las corrientes de proceso en o
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n c
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e de acuerdo al recorrido del flujo principal
a través de la unidad de proceso.
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n de la corriente cuando hay cambios de condiciones (presión, temperatura o flujo, en
la misma).
Identificar como n
nú
úm
me
er
ro
o u
un
no
o (1) la corriente de alimentación principal, continuando la secuencia numérica a
lo largo de la unidad de proceso y finalizar con los productos, aún cuando exista más de un plano y continuar
numerando los ramales en forma similar.
Identificar cada una de las corrientes de proceso inmediatas a cada uno de los equipos, de manera de
facilitar la especificación de los mismos.
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1.
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1.
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4.
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El DFP muestra el e
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l considerado para una operación segura y eficiente de la planta.
Se deben indicar en forma simplificada los lazos de control requeridos, y si el alcance del trabajo así lo requiere,
la ubicación de las principales válvulas de alivio.
El esquema de control del proceso no pretende reflejar la instrumentación final de la planta, por lo tanto, no
deberá indicar el tipo de transmisión de señal, ni la ubicación del control.
1.2. Lineamientos para la Preparación del DFP.
Los lineamientos generales a seguir en la preparación de los DFP son:
a) Se requiere disponer de la versión aprobada del documento bases de diseño y el esquema del proceso, y de
la versión inicial de los documentos “Balances de masa y energía” y “Sumario de propiedades de las
corrientes”.
b) Deben ser desarrollados por plantas, secciones o áreas.
c) Preparar un borrador del DFP el cual es revisado por el ingeniero de instrumentación y control de proceso
antes de llevar al dibujante.
d) Deben mostrar tabulados el Balance de masa y energía de c
ca
ad
da
a corriente del proceso y servicio necesario
para la mejor compresión de la operación.
e) Debe indicarse el l
lí
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e b
ba
at
te
er
rí
ía
a, utilizando una línea vertical discontinúa y escribiendo en la parte superior
“L.B.”.
f) Cuando se realicen cambios, estos deben ser identificados con un triangulo dentro del cual se enumera la
revisión. Cuando se llega la aprobación final se borran todos los triángulos.
g) Los cambios en el DFP deben realizar utilizando el código de colores para correcciones:
Color Significado
Amarillo Revisado y esta correcto.
Rojo Añadir
Verde Eliminar
Azul Comentarios
1
1.
.2
2.
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s y mostrados en el Plano de Simbología del Proyecto.
Se debe escribir el código de los equipos, dentro del dibujo o adyacente al símbolo del mismo.
Los equipos deben ser d
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e en el plano.
Las torres o columnas, reactores, tambores, tanques y calentadores s
se
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mu
ue
es
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tr
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n en la mitad del plano.
Otros equipos deben ser colocados como mejor representen la intención del proceso.

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La identificación de los equipos se escribe en la z
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mismo.
Cuando no sea importante la colocación física, el equipo debe mostrarse en la secuencia lógica del flujo del
proceso y en forma conveniente para simplificar las líneas de conexión.
Los dibujo no son a escala, ni indican la orientación real de los equipos.
Se deben mantener las proporciones relativas en las dimensiones de los equipos principales.
1
1.
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2.
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2.
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s establecidos en el Plano de Simbología.
Se utilizaran dos líneas bases:
Líneas de trazo grueso para representar la línea principal de proceso, y
Línea de trazo fino para representar línea secundaria de servicio.
El s
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uj
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o en el proceso es generalmente de izquierda a derecha.
La dirección del flujo se indica con una flecha al final de la línea al llegar al equipo o cuando exista cambio
de dirección.
Es recomendable dar el mínimo cambio de dirección en una línea.
Todas las l
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o deben entrar por el extremo derecho del plano. Se debe iniciar con una flecha
dentro de la cual se describe un corto y conciso título descriptivo de la corriente y de donde proviene o hacia
donde va.
La CORRIENTE DE ALIMENTACIÓN inicial se representa por una flecha circunscripta en un c
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ci
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s deben originarse o finalizar a una distancia corta del equipo de llegada u origen.
Cuando el número de líneas de servicios es numerosa se recomienda preparar un diagrama de servicios
industriales (DSI).
Si dos líneas se cruzan, se cortará la línea vertical en lugar de la horizontal. Las líneas de instrumentación
siempre se deben cortar al cruzar con las líneas de proceso.
1.3. Presentación del Diagrama de Flujo de Proceso.
1.3.1. T
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A (Asociación de Estandarización Americana), dependiendo de la
cantidad de información a representar, una vez seleccionado el tamaño del formato, ésta debe ser única para
todos los diagramas a ser presentados en el proyecto. Los tamaños de formatos son:
“A” 215mm x 280mm
“B” 280mm x 430mm
“C” 470mm x 670mm
“D” 560mm x 880mm
“E” 762 mm x 1067mm
Se recomienda preferiblemente usar los tamaños “D” y “E”.
1
1.
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3.
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, área ubicada en la parte superior del plano (
(v
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ex
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o)
),
, en los casos en
que la información no quepa o quede amontonada se utiliza también la parte inferior del plano.
Z
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S, área ubicada en la mitad del plano (
(v
ve
er
r a
an
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ex
xo
o)
),
, comprendida entre las zonas de
información y tabulación. Esta zona es el cuerpo del DFP.

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O,
, área ubicada en el margen derecho del plano (v
ve
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r
a
an
ne
ex
xo
o)
). En dicha zona se indican la leyenda, las notas y cualquier detalle para el diseñador.
Z
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A, área ubicada en el margen izquierdo inferior del
plano (
(v
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).
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GR
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A.
.
Se inicia el diagrama en el extremo izquierdo del plano, siguiendo la dirección del flujo en el proceso real, y
termina en el extremo derecho, antes de la zona de notas.
2. DIAGRAMA DE TUBERÍA E INSTRUMENTACIÓN (DTI).
El diagrama de tubería e instrumentación muestra los detalles mecánicos de equipos, tuberías y válvulas, así
como también los detalles, de la instrumentación (válvulas, controladores, alarmas, etc.).
Este sirve de guía para llevar a cabo las actividades de ingeniería y construcción de la planta, por lo cual su
preparación requiere de un alto grado de precisión y una información completa.
2.1. Tipos de Diagramas de Tubería e Instrumentación.
Los DTI pueden ser:
D
DT
TI
I D
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O, este diagrama muestra todos los equipos, tuberías, instrumentos, sistemas de control y
servicios necesarios para la operación segura de la planta.
D
DT
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EN
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TE
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S, este define los equipos, tuberías e instrumentos necesarios para
el funcionamiento de los servicios industriales conjuntamente con las unidades de proceso.
2.2. Contenido del DTI.
La información mínima que debe contener el DTI es la siguiente:
Equipos,
Tuberías y Accesorios,
Válvulas,
Instrumentación y Control del Proceso.
Otras Informaciones.
2
2.
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2.
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so
o, incluyendo los equipos de respaldo, con el mismo
detalle que los equipos principales.
Cada equipo debe contener los siguientes datos:
Nombre,
Características de diseño,
Espesor y tipo de aislamiento.
Los equipos en paquetes, se identifican por un contorno con líneas punteadas (porque la tubería e
instrumentación asociada con el paquete, es responsabilidad del vendedor por lo que no debe mostrarse).
Los impulsores o unidades motrices de bombas, compresores, ventiladores, enfriador por aire, etc.
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n de los cojinetes y de los sellos de bombas y compresores.
A continuación se muestra la información a reportar de algunos equipos básicos en el DTI:

Diseño de Plantas
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Nombre.
Diámetro interno.
Presión y Temperatura de diseño.
Platos (número, tipo, espacio entre plato).
Materiales de construcción.
Boquillas de los puntos de alimentación y productos, reciclos, de instrumentos
de control, venteos, drenajes, pasahombres, etc.
Elevación desde el nivel del piso hasta la línea tangente del fondo.
Requerimientos de aislamientos.
Niveles de operación de líquido.
Internos.
C
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Nombre.
Diámetro interno.
Presión y temperatura de diseño.
Número, tipo y espacio entre platos.
Empaques (altura o profundidad, tamaño, tipo / suplidor y material).
Elevación desde el nivel de piso hasta la línea tangente del fondo de la columna
y altura relativa respecto a termosifones.
Internos.
R
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ct
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or
r
Nombre.
Diámetro interno.
Lechos de catalizador.
Elevación desde el nivel del piso hasta la línea tangente del fondo.
Internos.
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r
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he
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vi
id
do
or
r,
, h
ho
or
rn
no
o
Nombre.
Carga térmica de diseño.
Área de transferencia de calor.
Lado carcaza: presión y temperatura de diseño.
Lado tubo: presión y temperatura de diseño.
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r.
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Nombre.
Capacidad de diseño.
Diferencial de presión.
Densidad.
Potencia.
Filtro (strainers) temporales en las líneas de succión.

Diseño de Plantas
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2.2.2. T
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S.
El DTI debe contener información de t
to
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da
as
s las tuberías de proceso y servicio, hasta y desde el equipo,
identificadas con:
Diámetro nominal,
Tipo de servicio,
Número de línea,
Especificación y dirección de flujo.
Las tuberías que no tienen usos continuos son identificadas por su función (arranque, parada, etc.).
La identificación y numeración de las tuberías en los DTI deben realizarse siguiendo los criterios de normas de
estandarización nacionales e internacionales, debidamente identificadas en el plano de simbología del proyecto.
Los DTI deben contener:
Los c
ca
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s d
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e d
di
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os
s en las tuberías y puntos donde cambian de especificación.
Todas las c
co
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ex
xi
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on
ne
es
s incluyendo válvulas de control y de seguridad que no estén de acuerdo a las
especificaciones de las tuberías deben indicarse, así como todas las bridas con diámetro mayor a la tubería.
Deben identificarse las tuberías que manejan f
fl
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s los venteos, drenajes, y puntos de purga requeridos para propósitos de operación, parada y
arranque.
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s para tomar muestras y todas las trampas de vapor requeridas para la operación normal.
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ón que conectan paquetes con tubería suplida por el vendedor con tubería suplida por el
proyecto.
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s deberá mostrarse en diagramas separados.
Las tuberías con t
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Los componentes especiales de tuberías, tales como: juntas de expansión, mangueras flexibles, filtros
permanentes o temporales, ciegos especiales, trampas de vapor, carretos removibles.
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diagrama.
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s de servicios a los equipos de proceso son mostradas adyacentes al equipo.
Todas las líneas de servicios y efluentes del proceso deberán delinearse con un mínimo de cambios en
dirección.
Las tuberías para purgar o sofocar las descargas de las válvulas de seguridad con vapor o gas.
Los fluidos que contengan componentes químicos peligrosos y que por lo tanto no deben ser venteados o
drenados a la atmósfera.
El diámetro interno o el de los orificios, venturis y toberas.
En las descargas a la atmósfera, se deben indicar si los vapores son tóxicos o inflamables y la elevación
mínima de descarga.
Las tuberías y el orden en que deben ser enumeradas son:
Tuberías principales, ramales y líneas auxiliares.
Cabezales de servicios y conexiones de ramales.
Drenajes conectados al sistema de recolección.
Venteo u otras conexiones de boquilla que son llevadas más allá de la válvula de bloqueo.
Las tuberías que no deben ser enumeradas son:
Desvíos de válvulas de control en los múltiples.
Venteos, drenajes, conexiones de boquilla a boquilla de intercambiadores apilados y rehervidores en las
conexiones de la torre, u otras conexiones en equipos que tienen válvulas y discos ciegos pero no tienen
tubería física. Las válvulas, ciegos pernos y empacaduras en estas conexiones reciben un número de
referencia al equipo en lugar de número de línea.
Tuberías de instrumentos.
Tuberías suministradas por el suplidor o vendedor como parte de equipos en paquete.

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Los DTI deben contener:
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s (que no sean para instrumentos) por tipo, de acuerdo a las normas del proyecto. El
tamaño de la válvula, tipo y material si es diferente al tamaño de la línea serán indicado.
Los sellos en las válvulas de control.
Las válvulas de purga entre válvulas de doble bloqueo.
Las válvulas de drenaje entre las válvulas de alivio y de bloqueo en líneas de entrada y descarga de éstas.
Las válvulas de drenaje y venteo en la succión y descarga de las bombas centrífugas.
Las válvulas designadas como válvulas de bloqueo y que requieren asientos de “satélites”, al igual que las
válvulas del tipo venturi, deben ser señaladas.
Las válvulas de las conexiones de servicios de los equipos.
Las válvulas de bloqueo en límites de baterías.
Las válvulas de retención “check” para permitir el calentamiento de alguna bomba, deben ser señaladas con
una nota.
Las válvulas usadas para bloquear o parar un equipo en caso de emergencia, o usadas para despresurizar o
bajar el nivel de líquido de un equipo rápidamente en casi de emergencia, deben ser claramente indicadas.
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El DTI debe contener:
Cada instrumento con su identificación, símbolo y función en concordancia con las normas ISA-S-5.1 a 5.5.
Todos los lazos de control en los equipos.
Válvulas de control y válvulas de desvíos “by-pass” cuando sean requeridas.
Instrumentos en línea, indicando su tamaño (sí es diferente al tamaño de la tubería).
Válvulas de seguridad y de alivio con su respectiva presión de ajuste o disparo y dimensiones.
Acción de las válvulas de control con falla de aire.
Para válvulas solenoides, indicar acción de la válvula en condición desenergizada.
Función y posición de selectores o conmutadores.
Identificación de funciones en instrumentos especiales.
Representación de interconexión neumática y eléctrica.
Conexiones para lavado o purga de instrumentos.
2.2.5. O
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Estas son informaciones requeridas para el diseño y que no son obvias en el diagrama:
Llamado de atención al diseñador de la tubería acerca de los rehervidores de haces múltiples conectados a
una torre que requieren tubería simétrica.
Dirección e inclinación de la pendiente de las tuberías.
Localización de válvulas de control y orificios para líquidos en ebullición.
Área de acceso y altura que debe reservarse para mantenimiento y movimiento de grúa.
2.3. Lineamientos para la Preparación del DTI.
La elaboración de este diagrama se rige bajo los mismo lineamientos de realización del DFP, excepto que:
Este requiere del DFP aprobado.

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Adicionalmente, el DTI requiere una información más detallada en cada uno de los siguientes renglones.

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Con respecto al trazado de equipos en la preparación del DTI, se siguen los mismos lineamientos que para el
DFP explicados en la sección 1.2.1 de este documento, y adicionalmente se tienen los siguientes:
Se dejara suficiente espacio entre equipos para la tubería e instrumentación.
Si se requiere más de una hoja para mostrar todo el contenido, el DTI será dividido donde ocurra la menor
interrupción en la continuidad y legibilidad del proceso. Solo que equipos que funcionen integralmente deberán
aparecer en el mismo DTI.
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s se muestran en la zona inferior del plano.
Los condensadores de tope normalmente se mostrarán encima del tambor de reflujo, los rehervidores se
dibujarán al lado de la torre o columna, etc.
Otros equipos deben ser colocados como mejor representen sus funciones.
Se asignará un espacio para equipos en paquete a ser incluidos en el DTI.
Todas las bridas en los equipos.
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Con respecto al trazado de equipos en la preparación del DTI, se siguen los mismos lineamientos que para el
DFP explicados en la sección 1.2.2 de este documento, y adicionalmente se tienen los siguientes:
Las bocas de visita y pasa-hombres se muestran en los DTI, pero si es necesario mostrarlos, pueden ser
trazados con líneas punteadas. La tubería existente se muestra con líneas de tubería de proceso.
El Todas las secciones incompletas del diagrama de tubería e instrumentación debido a la falta de datos,
serán marcadas con un círculo y la palabra “pendiente” estará escrita dentro del área del círculo.
2.3.3. T
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Para la representación de las tuberías se deben utilizar los símbolos y números de identificación de acuerdo a los
establecidos en la ISA.
El DTI debe contener:
Los instrumentos o indicadores.
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s de paradas de emergencia.
Los instrumentos que requieren sellos líquidos o que deben ser purgados con aire, aceite o gas.
Las válvulas de los instrumentos cuando éstas son requeridas por razones de proceso o para clarificar la
función del instrumento, como por ejemplo: los drenajes de los indicadores de nivel y las válvulas alrededor de
los analizadores (no es necesario indicar el tamaño de estas válvulas).
2.3.4. L
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Los lazos de control deben representar todos los elementos necesarios para describir adecuadamente su
estructura y funcionamiento. Así los componentes intermedios como elementos primarios, trasmisores, relees,
indicadores, switches, etc. deben ser dibujados.
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Los DTI deben tener información correspondiente a los elementos de seguridad, tales como: válvulas de
expansión térmica, aislantes, etc., para cada equipo, tuberías de proceso y tuberías de servicios, ubicados tanto
en tierra firma como costa afuera.

Diseño de Plantas
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Estos elementos de seguridad forman parte de los siguientes sistemas:
Sistemas de parada de emergencia.
Sistemas de bloque de emergencia.
Sistemas de despresurización y vaciado de emergencia.
Sistema de venteo de emergencia.
2.4. Presentación del Diagrama de Tuberías e Instrumentación.
Los criterios para presentar los DTI son los mismos de los DFP establecidos, excepto:
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3. DIAGRAMA DE SERVICIOS INDUSTRIALES (DSI).
El diagrama de servicios industriales define los equipos, tuberías, instrumentos y otros elementos necesarios
para el funcionamiento de los servicios industriales conjuntamente con las unidades de proceso.
Los siguientes sistemas están incluidos en este DSI:
Sistemas de generación de vapor y condensado.
Tratamiento de agua de caldera y químicos.
Agua de enfriamiento.
Sistema de refrigeración.
Sistema de aire de sello y lubricante.
Compresores y secadores de aire de la planta y de instrumentos.
Generación de potencia principal y auxiliar.
Generadores de gas inerte.
Sistema contra incendio.
Sistema de aceite caliente.
4. DIAGRAMA DE SISTEMAS DE EFLUENTES (DSE).
El diagrama de sistemas de efluentes define los equipos, tuberías, instrumentos y otros elementos necesarios
para el funcionamiento de los sistemas de efluentes conjuntamente con las unidades de proceso.
Los siguientes sistemas están incluidos en este DSI:
Sistema de distribución de efluentes y tratamiento.
Sistema de alivios y mechurrios.

Diseño de Plantas
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Anexo.
1.- Distribución del Plano.

UNIVERSIDAD
NACIONAL
EXPERIMENTAL
“FRANCISCO
DE
MIRANDA”
ÁREA
DE
TECNOLOGÍA
Aprendizaje
Dialógico
Interactivo
Programa
de
Ingeniería
Química
Departamento
de
Energética
Diseño
de
Plantas
2.-
Ejemplo
de
DTI

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