EJEMPLOS EJEMPLOS EJEMPLOS EJEMPLOS DIAGRAMAS DE DIAGRAMAS DE DIAGRAMAS DE DIAGRAMAS DE

PROCESO QUIMICOPROCESO QUIMICOPROCESO QUIMICOPROCESO QUIMICO

DIAGRAMAS PROCESOS

Sistema Global de un Proceso Químico

PLANTA DE PROCESOS

QUIMICOS

RED DE INTERCAMBIADORES

DE CALOR

PLANTAS DE SERVICIOSCalderas, Turbinas

Aire comprimidoOxigeno, vacío

Materias

Primas

Insumos

Productos

Electricidad Suministrosy Servicios

Agua

Combustibles

Aire

Corrientes frías

Corrientes calientes

Servicio decalentamiento

Servicio deenfriamiento

Procesos Continuo

Procesos Discontinuo (BATCH)

HEAT SEPARATORREACTOR

Fedd

Catalyst Product

Heat

HEAT REACTOR

SEPARATOR

(1) Fedd

(2) Catalyst

Heat

Stil

l

Product

Etapas de un Proceso Químico

MATERIAS PRIMAS

REACCIONES QUIMICAS

PRODUCTOS

Operacionesfísicas de acondicionamiento

Operacionesfísicas de separación

Estructura general de un Proceso Productivo

PREPARACIONPURIFICACION

SEPARACIONPURIFICACION

REACCION

M P InsumosInsumos

PRODUCTO

Subproductos

Subproductos

TRATAMIENTO EFLUENTESEFLUENTE

LIMPIO

PRODUCTOSSECUNDARIOS

Tipos de Procesos:Continuo / Discontinuo (batch)

Estacionario / Dinámico

Representación de Procesos:a) Diagrama de Entrada – Salida ( input-output)b) Diagrama de Bloques ( operaciones principales )c) Diagrama de Flujos ( Flowsheet )

( Estructura Productiva y secuencia de equipos )

Estructura de Entrada y de Salida del Diagrama de Flujos

AlimentaciónProductoPROCESO

PRODUCTIVO

Reciclo Purga

Subproductos

Insumos

Diagrama General Entrada- SalidaProceso Hidrometalúrgico del Cobre

ripios

PROCESO

mineral

ácido sulfúrico

agua Industrial

soluciones

subproductos

descartes

cátodos de Cuinsumos energía

Tipos de Representaciones:

• Diagrama de bloques ( BFD )• Diagrama de Flujo de Procesos ( PFD )• Diagrama de Cañerías e Instrumentación (

P&ID )• Diagrama Isométricos ( cañerías y equipos )

DIAGRAMA BFDBLOCK FLOW DIAGRAM

SECUENCIA EN EL DISEÑO DE UN PROCESO

Diagramas de control

Secuencia Ubicación Alambrado

Process Flow Diagram(PFD)

Block Flow Diagram(BFD)

Piping and Instrumentation Flow Diagram

(P&ID)

Block Flow DiagramsDIAGRAMA EN BLOQUES

• Da una visión clara de un proceso, ordenada por los detalles..

• Cada block representa una función de un proceso, podría consistir en varias partes de un equipo.

• Es útil para conceptualizar nuevos procesos • Se usa a menudo como punto de partida para PFDs.• Útil especialmente en presentaciones orales • Formato y convenciones dada en pagina 8 of Turton, et al

(.análisis, síntesis y diseño de procesos químicos) (Prentice Hall)

Block Flow Diagram

Convenciones para los Diagramas de Bloques

• Cada operación se representa por un bloque• Las corrientes de flujo principal se representan por líneas

tipo flechas en la dirección del flujo• Los flujos van desde la izquierda a la derecha del diagrama• Las corrientes de gas se incluyen en la parte superior del

diagrama, y los líquidos o sólidos hacia la parte inferiorseparados por densidad.

• Se incluye la información crítica para entender e proceso• Si las líneas se cruzan, las horizontales se mantienen y las

verticales se cortan• Se incluye un balance de masas y energía simplificado en

forma de una tabla.

BFD: Block Flow Diagram

Hydrogen

( 820 Kg / H )

Toluene

( 10000 Kg / H ) Benzene

( 8610 Kg / H )

Still

Mixes gas

( 8610 Kg / H )

Toluene

Gas SeparatorReactor

Mixes LiquidsConversion75% Toluene

Reaction : C7H 8 + H2 = C6H6 + CH4

SÍMBOLOS MÁS UTILIZADOS EN UN PFD

DIAGRAMA PFDproceso flujo diagrama

Convenciones para los Diagramas de Flujos de Procesos

• Se representanTODOS los equipos junto con su descripción.Cada equipo tiene un número y un nombre

• Todas las corrientes de proceso tienen un número. Se debe incluiruna descripción delascondiciones (temperatura, presión),flujos ycomposición química ya sea en el diagrama o en un aTABLAadjunta.

• Se deben representarTODAS las corrientes de servicios( vapor,aire, calefacción, etc.) que se alimentan a cada producto dealimentación.

• Se deben representar los lazos de control básicos que aseguran laestabilidad de las condiciones del proceso durante la operaciónnormal.

Process Flow Diagrams• Mas complejo que un diagrama BFD.

• Incluiría la siguiente información

• Todos los equipos principales en el proceso se presentarán en el diagrama con una descripción de este. Cada equipo tendrá asignado un número único y un nombre descriptivo

• Las corrientes de flujo de proceso están representadas por un número. Se incluye una descripción de las condiciones de proceso y la composición química de cada corriente. Estos datos se presentan directamente en el PFD o se incluyen en una tabla adicional

• Se muestran todas las corrientes de servicios que se suministran a los equipos principales o que brindan una función en el proceso

• Lazos de control básicos, que ilustren la estrategia de control usada para que el proceso opere dentro de condiciones normales.

Process Flow Diagram

Diagrama PFD

INCLUIR ANIMACION SECUENCIA DE

PFD

DIAGRAMA P&ID

Piping and Instrumentation Diagrams(P&ID’s)

• P & ID’s representa el ultimo paso en el diseño de un proceso• Requiere completo el diagrama de flujo del proceso (PFD’s)• P & ID’s es un documento clave para la construcción

y operación de la instalación – Es la fuente de datos para las listas de instrumento, las listas

de equipos, y tuberías isométricos.– Se refiere con frecuencia durante la etapa HAZOP (HazOp - Estudio

de Peligros y Operabilidad) en la marcha, arranque, de rutina, mantenimiento, descongestión y mejoras

• Un proceso no esta correctamente diseñado sin un adecuado P & ID’s

Componentes de un P&ID

• P&ID incluye cada aspecto mecánico de la planta ( con algunas excepciones que se indican brevemente).

• Cada PFD podría requerir muchos P&IDs para entregar los datos

CONVENCIONES EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN P&ID

• Para los equipos mostrar cada pieza incluida– Unidades de repuesto– Unidades paralelas– Resumen detallado de cada unidad

• Para tuberías incluir todas las líneas aun las de desagües– Tamaño (usar tamaños estándar)– lamina (espesor)– materiales de construcción– aislación espesor y tipo)

CONVENCIONES EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN P&ID

• Para los instrumentos identificar– indicadores

– registradores

– controladores

– Mostrar las líneas de los instrumentos

• Para los servicios indicar– Servicios de entrada

– Servicios de salida

– Salida pata el tratamiento de desechos

¿QUÉ SE EXCLUYE DE UN DIAGRAMADE TUBERÍAS E INSTRUMENTOS?

• Condiciones de operación T, P Temperatura Presión

• Flujo de las corrientes

• Ubicación de los equipos

• Ruta de las tuberías – Longitud de la tubería

– Tuberías apropiadas

• Soportes, estructuras, and fundaciones

P&ID PARA DESTILACIÓN DE BENCENO EN LA HIDRODEAL QUILACIÓN DEL TOLUENO

Importance of P&IDs• El P&ID es la última etapa del diseño del proceso y

sirve como una guía por lo que responsable del diseño final y construcción. Basado en P&ID:– Los ingenieros mecánicos y civiles diseñan e instalan

las piezas del equipamiento – Ingenieros en instrumentación especifica, instala y

comprueba sistemas de control– Los ingenieros de piping desarrollan la distribución de la

planta y diagramas – Ingenieros de proyectos desarrollaran programas y

construcción de plantas – Personal de mantención los emplea para ubicar dispositivos

Etapas para crear un P&ID’s

• Comienza con PFD aprobado.• Colocar cada pieza en hoja separada.

– Cada item tiene un numero o TAG (etiqueta) por ejemplo en el estanque tiene un numero de TAG

• Coloque las líneas en la hoja de flujo – Coloque la línea de entrada en lado izquierda de la hoja– Coloque las salidas en lado derecho de la hoja.– Coloque en cada item el número del origen ,tamaño de línea

y material de construcción en cada línea. (ejemplo. la primera línea hacia T-1 esta etiquetada T1-1-3”-C el segundo T1-2-6”-316SS)

Procedimiento para dearrollar un P&ID’s

• Ubique el equipo de menor importancia (por ejemplo, bombas, filtros) en la hoja y con su etiqueta.

• Ponga los block del equipo en la parte inferior de la hoja con ls información de las especificaciones claves (ver tutorial de AutoCAD)

• Ubique la instrumentación con números de etiqueta de instrumentos, y accesorios en las líneas del proceso y el equipo (véase la figura 1.4, página 14, en simbología de Turton)

• Ponga en bloques los títulos, registros de la revisión y aprobación de los bloques (ver ejemplo).

• Revise con precisión y designe la revisión como "0" • Todos los futuros cambios en P &ID se anotarán en el registro

de revisión no incrementando ninguna revisión .por ejemplo revisión 1 = revisión HAZOP

• C : Compresoras

• E : Intercambiadores de calor

• H : Calentadores a llama

• P : Bombas

• R : Reactores

• T : Columnas

• TK : Estanques de almacenamiento

• V : Estanque de proceso

Convenciones para la identificación de equipos

• P – 101 A/B identifica una bomba (PUMP)

• P –101 A/B identifica que la bomba está ubicada en el área N°1 de la planta

• P – 101A/B identifica que la bomba es la número 01 de las n existentes en la planta

• P – 101 A/B identifica que hay 2 bombas idénticas una de respaldo (backup )

Numeración de los equipos

Como mínimo

• Número de la corriente

• Temperatura (°C)

• Presión (bar)

• Fracción vapor

• Flujo total másico (Kg/h)

• Flujo molar total (Kmol/h)

• Flujo molar para cada componente (Kmol/h)

Muchas veces , además..

• Fracciones molares de los componentes

• Fracciones másicas de los componentes

• Flujo volumétrico• Propiedades físicas (densidad ,

viscosidad…)• Datos termodinámicos (calor

específico, entalpía…)• Nombre de la corriente

Información para las corrientes de flujo

Identificación de las Corrientes de Flujos

• Número de la corriente

• Temperatura (°C)

• Presión (bar)

• Fracción vapor

• Flujo total másico (Kg/h)

• Flujo moles total (Kmol/h)

• Flujo molar para cada componente (Kmol/h)

CONVENCIONES PARA IDENTIFICAR PROCESOS YCORRIENTES DE SERVICIO

Corrientes de Proceso- Los diamantes se ubican en las líneas de flujo- Los números de identificación (únicos para cada corriente) están dentro de los diamantes- La dirección del flujo se muestra con flechas en las líneas de flujo

Corrientes de Servicios

lps - Vapor de Baja Presión (3-5 barg)*mps - Vapor de Mediana Presión (10-15 barg)*hps - Vapor de Alta Presión (40-50 barg)*htm - Medio de Transferencia de Calor (orgánico) a 400ºCcw - Agua de Enfriamiento: de una torre de enframiento a

30ºC regresa <45ºCrw - Agua Refrigerada a 5ºC regresa <15ºCwr - Agua de Río: del río a 25ºC regresa <35ºC

rb - Agua de Mar Refrigerada a -45ºC regresa <0ºCcs - Agua Residual con Químicos con alto CODss - Agua Residual Sanitaria con alto BODel - Calor Eléctrico (220,440,660V)ng - Gas Naturalfg - Gas Combustiblefo - Aceite Combustiblefw - Agua Contra Incendios