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Diagramas-de-Procesos 2022 Nov [Autoguardado].pdf
- 1. 3/12/2022 1 Diagramas de Flujo deProcesos UTEC Eric Cortez 03/12/2022 1 Diagramas de Procesos: Proceso: Secuencia de operaciones interactivas por medio de las cuales la materia, energía o información son transformadas, transportadas o almacenadas. Tipos de Diagramas de Procesos: • Diagrama de Bloques (BD). • Diagrama de Flujo de Procesos (PFD) • Diagrama de Tuberías e Instrumentación (P&ID). 03/12/2022 2
- 2. 3/12/2022 2 03/12/2022 3 Diagramas deBloques (BD). Para resolver balances de materia y energía, el primer paso en la mayoría de las ocasiones consiste en convertir el texto del problema en un diagrama de bloques sencillo. Este diagrama está formado por una serie de bloques conectados por corrientes (flujos) de entrada y salida. Deben incluir condiciones de operación (temperatura y presión) y otra información importante, tal como el grado de conversión o el rendimiento de recuperación en base al enunciado del problema. No proporciona detalles sobre cómo funcionan los elementos individuales que forman parte de cada bloque, sino que se centra en las corrientes principales que definen el proceso. 03/12/2022 4 Diagrama de Bloques de Proceso y Diagrama de Bloques de Planta El BD se puede realizar para un proceso simple o para una planta química completa que incluya muchos procesos químicos diferentes. Se pueden diferenciar llamando al primero de ellos diagrama de bloques de proceso y al segundo diagrama de bloques de planta.
- 3. 3/12/2022 3 03/12/2022 5 Diagramas debloques de proceso. En nuestro diseño el diagrama de bloques será muy sencillo, ya que solo tenemos una torre de destilación con sus respectivos accesorios. El diagrama de bloque sirve para ver de forma esquematizada, la información que poseemos. Para la Columna de Destilación de DME, tendrá la siguiente forma: Figura 3. Diagrama de Bloques de Proceso. 03/12/2022 6 Diagrama de Bloques de Planta Figura 4. Proceso de Producción de Benceno
- 4. 3/12/2022 4 03/12/2022 7 El formatogeneral y los criterios a seguir para preparar este tipo de diagramas son: 1. Las operaciones básicas se muestran en forma de bloques. No es necesario recurrir a la forma física real del equipo/s involucrados. 2. Las líneas de flujo o corrientes principales deben aparecer con flechas para indicar el sentido del flujo. 3. El sentido del flujo debe ir de izquierda a derecha siempre que sea posible. 4. Las corrientes ligeras (gases) deben salir por la parte superior de los bloques, mientras que las corrientes pesadas (líquidos y sólidos) deben salir por la parte inferior de los bloques. 5. Debe incluirse sólo información que sea crítica para definir el proceso (rendimientos, conversiones, flujos, etc). 03/12/2022 8 6. Si las líneas de flujo se cruzan, se mantendrá la línea horizontal continua y la vertical aparecerá dividida. 7. Se indicarán balances de materia simplificados siempre que se pueda. Es cierto que el diagrama de bloque correspondiente a la Columna de Dimetil Éter (DME), carece de mucha información del proceso, queda claro que es muy útil para tener una primera impresión de lo que sucede y explicar las características principales del proceso. Este tipo de diagramas son el punto de partida de los diagramas de flujo de proceso (PFD).
- 5. 3/12/2022 5 03/12/2022 9 Diagramas deFlujo de Proceso (PFD). Los diagramas de flujo de proceso suponen, respecto a los diagramas de bloques, un escalón cuantitativo más en lo que se refiere a la cantidad de información que aportan. Un PFD contiene el grueso de todos los datos químicos necesarios que permiten el diseño de un proceso. 03/12/2022 10
- 6. 3/12/2022 6 03/12/2022 11 Un PFDconvencional debe contener la siguiente información: 1. Representación de todos los equipos (operaciones básicas) principales, junto con su descripción. A cada equipo se le debe asignar un número o código único y un nombre que lo describa. 2. Todas las corrientes de proceso deberán aparecer identificadas con un número. Asimismo, se debe incluir una descripción de las condiciones de proceso (P, T, caudal,...) y la composición química de cada corriente. Estos datos se pueden incluir directamente en el PFD o pueden aparecer en una tabla anexa al diagrama. 3. Todas las corrientes o flujos auxiliares (vapor, agua de refrigeración, aire, ...) que afecten a los equipos principales. 4. Lazos básicos de control, de manera que se pueda observar la estrategia de control empleada a la hora de operar la planta en condiciones normales. 03/12/2022 12 Queda claro, por tanto, que un PFD es un diagrama complejo que requiere de un esfuerzo sustancial para prepararlo. A menudo los PFD requieren de unos tamaños de papel considerablemente grandes e incluso se hace necesario unir varios formatos de papel para disponer de toda la información para un proceso completo. Este hecho hace que los ejemplos que se muestran a partir de este punto hayan sido simplificados, de manera que, sin perder el nivel de detalle exigido, permitan entender la filosofía y reglas generales para su elaboración.
- 7. 3/12/2022 7 03/12/2022 13 La informaciónbásica que se proporciona en un PFD se puede clasificar en una de las tres siguientes categorías: 1. Topología del proceso. 2. Información de las corrientes. 3. Información de los equipos. Topología del proceso. Este diagrama esquemático muestra la ubicación de los equipos principales y las conexiones (corrientes) que existen entre ellos. La localización e interacción entre los equipos y las corrientes es lo que se conoce como la topología del proceso. 03/12/2022 14 Información de las corrientes. La identificación de las corrientes de proceso tiene que ser clara. En el caso de diagramas de flujo pequeños que contienen pocas operaciones básicas o equipos, las especificaciones de las corrientes, tales como temperatura, presión, composición y caudales se pueden mostrar directamente en el PFD, al lado de cada corriente. Para diagramas más complejos bastará con incluir el número de identificación de cada corriente. Dicho número nos servirá como referencia para entrar en una tabla anexa resumen de corrientes que suele aparecer en la parte inferior del PFD.
- 8. 3/12/2022 8 03/12/2022 15 Información delos equipos. La parte final del diagrama de flujo de proceso (PFD) es la información referente a los equipos (operaciones básicas) que conforman la planta. Esta información resumida o abreviada de los equipos debe proporcionar los datos necesarios para estimar los costes de los equipos y fijar las bases para el diseño detallado de los equipos (ingeniería de detalle). 03/12/2022 16 Figura 5. Simbología empleada para la elaboración de diagramas de flujo.
- 9. 3/12/2022 9 03/12/2022 17 Tabla 1.Criterios generales para la identificación de los equipos de proceso 03/12/2022 18 La interpretación de los códigos que llevan los equipos son: o P-101A/B indica que el equipo es una bomba (pump). o P-101A/B indica que la bomba se encuentra situada en el área 100 de la planta. o P-101A/B indica que esta bomba es el equipo número 01 dentro del área 100. o P-101A/B indica que existe una bomba redundante instalada. Es decir, hay dos bombas idénticas con las identificaciones P- 101A y P-101B, una de las cuales estará en operación, mientras que la otra esté fuera de servicio y viceversa.
- 10. 3/12/2022 10 03/12/2022 19 Tabla 2.Criterios y nomenclatura para identificación de las corrientes auxiliares y de proceso 03/12/2022 20
- 11. 3/12/2022 11 03/12/2022 21 Tabla 3.Especificaciones de equipos que debe reflejarse en los PFD y PID 03/12/2022 22 Figura 6. Símbolos para las etiquetas de especificación de corrientes
- 12. 3/12/2022 12 03/12/2022 23 Figura 7.Diagrama de Flujo del Proceso de Producción de Benceno 03/12/2022 24 Tabla 4. Resumen de Corrientes de Flujo
- 13. 3/12/2022 13 03/12/2022 25 Tabla 5.Resumen de Equipos de Procesos. 03/12/2022 26 Diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID). Los diagramas de tuberías e instrumentación (P&I hace referencia a "piping and instrumentation") o los diagramas mecánicos de flujo (MFD) proporcionan la información que necesitan los ingenieros para comenzar a planificar la construcción de la planta. Un P&ID incluye cualquier aspecto mecánico de la planta excepto la siguiente información: - Condiciones de operación, presión y temperatura. - Caudales de las corrientes. - Localización de los equipos. - Trazado de tuberías. - Longitudes. - Conexiones. - Soportes, estructuras y cimentaciones.
- 14. 3/12/2022 14 03/12/2022 27 Figura 7.P&ID del Proceso de Producción de Benceno. EJEMPLOS DE PLANOS P&ID ESTANQUE DE ALMACENAMIENTO DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO DIAGRAMA P&ID
- 15. 3/12/2022 15 03/12/2022 29 Indicadores localesen P&ID Los indicadores locales nos permitirán ver los valores medidos en los propios equipos y en las líneas de proceso. Estos instrumentos serán muy útiles para el personal de mantenimiento y producción. 03/12/2022 30 Transmisores en P&ID Estos instrumentos enviarán el valor medido a equipos remotos, permitiéndonos controlar y supervisar el proceso. En estos equipos normalmente se puede especificar una indicación local de la medida, por lo que además de enviar la señal, permitirían ver el valor medido de forma local.
- 16. 3/12/2022 16 03/12/2022 31 03/12/2022 32 Switchesen P&ID Son interruptores que enviarán una señal digital cuando la variable medida llegue a un valor determinado. Los “switches” pueden disparar por alto o por bajo nivel.
- 17. 3/12/2022 17 03/12/2022 33 Válvulas enP&ID Además de la instrumentación, en los P&ID se representarán las válvulas de control y válvulas manuales. Estos equipos nos permitirán regular el flujo de las líneas de proceso. Vamos a ver a continuación algunos ejemplos de representación: 03/12/2022 34
- 18. 3/12/2022 18 03/12/2022 35 03/12/2022 36 CURIOSIDADESREPRESENTACIÓN DE INSTRUMENTOS EN P&ID En los instrumentos solemos tener: el sensor (transductor) y el transmisor. Ejemplo de transmisor de temperatura: El sensor (transductor) es la parte del instrumento que interpreta la variable medida y la transforma en otro tipo de manifestación de energía medible. Por ejemplo el transductor de una termo- resistencia, transforma la diferencia de temperatura en un valor de resistencia, lo habitual es que esta resistencia no se mida directamente en el armario de control, sino que es medida en un transmisor situado en el propio instrumento y dicho transmisor enviará una señal proporcional al valor medido al armario de control, que oscilará entre 4~20mA.
- 19. 3/12/2022 19 03/12/2022 37 En casoque el transmisor se encuentre instalado en cabeza del sensor (muy cerca) se puede representar en los P&ID con un solo símbolo. 03/12/2022 38 Según el criterio del proyecto además del transmisor podríamos representar el sensor o la termovaina.
- 20. 3/12/2022 20 03/12/2022 39 Cuando lostransmisores no estén instalados en cabeza del equipo, se puede indicar en la representación del diagrama. Por ejemplo podría estar en el armario de control o en una caja local próxima al sensor (Como en el siguiente dibujo). 03/12/2022 40 Al igual que los transmisores de temperatura los “transmisores de caudal” se pueden representar en los P&ID codificando solo el transmisor o codificando el transmisor y el elemento primario de medida (sensor). La representación en los P&ID de los “transmisores de caudal”, presenta muchas peculiaridades, esto es debido a la gran diversidad de tecnologías que se suelen usar. Se ponen algunos ejemplos con su posible representación:
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- 26. 3/12/2022 26 03/12/2022 51 03/12/2022 52 Hayuna fuerza motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y la energía atómica: la voluntad. “El secreto para resolver un problema complejo, está en saber dividirlo en pequeñas partes”
- 27. 3/12/2022 27 5to parcial • Vana desarrollar 1 diagrama de un proceso que elegirán en Grupos de 3. • Diagrama de Bloques (BD). • Diagrama de Flujo de Procesos (PFD) • Diagrama de Tuberías e Instrumentación (P&ID). 03/12/2022 53