0113-TR Diagramas de Flujo PDF

Preview

Summary

Diagramas de Flujo...

Description

CURSO DE TUBERIAS PARA PLANTAS DE PROCESO. (Químico, Petroquímico o Farmacéutico). 0113 DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

Patrocinado por; TECNICAS REUNIDAS, S.A. Con la colaboración de DYNATEC, S.A. C/ Bravo Murillo, nº 297; 2º 2E, 28020 Madrid; 915-920-300.

Dirigido por Jesús Escobar García 639-155-420; [email protected]

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.006). DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

Índice de la unidad: 01 GENERALIDADES. 02 DIAGRAMAS DE PROCESO. 02.1 Contenido de los Diagramas de proceso. 02.2 Características de los Diagramas de proceso. 03 DIAGRAMAS DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. 04 “FLOWSHEETS” DE PRESIONES Y TEMPERATURAS DE DISEÑO. 05 DIAGRAMAS DE TUBERÍAS E INSTRUMENTOS ("P & I"): 05.1 Contenido de los "P & I". 05.2 Características de los "P & I". 06 DIAGRAMAS DE SERVICIOS. 07 SIMBOLOGÍA PARA LOS DIAGRAMAS. 08 GENERALIDADES SOBRE LOS CONTENIDOS COMUNES A TODOS LOS PLANOS. 09 EMISIÓN PARA COMENTARIOS. 10 REVISIÓN FINAL.

Patrocinado por; TECNICAS REUNIDAS, S.A. Con la colaboración de DYNATEC, S.A. C/ Bravo Murillo, nº 297; 2º 2E, 28020 Madrid; 915- 920- 300.

Dirigido por Jesús Escobar García 639-155-420; [email protected]

2

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.006). DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

01 GENERALIDADES. Otro de los elementos de información necesaria para el trazado de los planos de tuberías, o "piping design", son los diagramas, elaborados por los siguientes departamentos: ? Proceso & Materiales (de construcción).. ? Tuberías ("piping"). ? Instrumentos (instrumentación). ? Servicios ("utilities").

Además de dichos diagramas, su información es complementada por los siguientes documentos: Æ Listas de líneas y equipos. Æ Planos de equipos.

Estos diagramas de flujo de ingeniería, también suelen ser denominados "flow-sheets" y comprenden estos 3 tipos principales: â Esquema de Proceso. â Diagrama de Tuberías e Instrumentos (“P & I”, o “P & ID”). â Diagrama de Servicios ("utilities").

Los diagramas deberán ser comentados por el proyectista, de acuerdo con las necesidades y posibilidades del diseño, pero si a la vista de ellos, es aconsejable realizar alguna modificación, deberá a su vez, poner en conocimiento del ingeniero de proyecto el cambio propuesto, para su aprobación por él, o por el cliente.

El proceso de realización de estos diagramas suele seguir estos tres pasos: j Elaboración de un diagrama de bloques.

Patrocinado por; TECNICAS REUNIDAS, S.A. Con la colaboración de DYNATEC, S.A. C/ Bravo Murillo, nº 297; 2º 2E, 28020 Madrid; 915- 920- 300.

Dirigido por Jesús Escobar García 639-155-420; [email protected]

3

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.006). DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

Figura 01; Ejemplo de diagrama de bloques para una parte del proceso.

k Elaboración del diagrama de proceso.

Figura 02; Ejemplo de diagrama del proceso.

l Elaboración del diagrama de tuberías e instrumentos (“P & I” D).

Patrocinado por; TECNICAS REUNIDAS, S.A. Con la colaboración de DYNATEC, S.A. C/ Bravo Murillo, nº 297; 2º 2E, 28020 Madrid; 915- 920- 300.

Dirigido por Jesús Escobar García 639-155-420; [email protected]

4

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.006). DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

Figura 03; Ejemplo de diagrama de tuberías e instrumentos.

02 DIAGRAMAS DE PROCESO. Se utilizarán casi exclusivamente para el diseño o formación del plano de implantación ("plot-plan"), servirán también como referencia, ya que en alguna ocasión pueden ser consultados para aclarar alguna diferencia existente respecto a los otros diagramas, estos “flow sheets” nos da información de las características principales de los equipos (excluidos los de reserva) como: ? Diámetro y altura de columnas y recipientes ("vessels"). ? Calor cambiado o cedido desde un horno o intercambiador de calor. ? Caudal y presión diferencial de una bomba; etc. ? Diámetro de la línea. ? El "ratting" de las conexiones a los equipos.

Junto con dicha información nos facilita los datos de las líneas normales de operación y las de puesta en marcha y/o parada, así como las condiciones operativas de la unidad.

Estos planos sirven para hacer comprender el funcionamiento de la unidad, son realizados por el departamento de Proceso; en ellos se representan los balances de materia y de energía, así como las condiciones operativas y caudales en cada sección de la unidad; también son utilizados para: Æ Preparación de los diagramas de tuberías e instrumentación. Æ Especificación de equipos e instrumentación. Æ Comprobación de la marcha del proceso en la unidad.

02.1 Contenido de los Diagramas de proceso. Este tipo de “flow sheets” contienen: Æ Los equipos sin incluir los de reserva, con sus características principales, tales como: Ú Diámetro y altura de columnas y recipientes ("vessels"). Patrocinado por; TECNICAS REUNIDAS, S.A. Con la colaboración de DYNATEC, S.A. C/ Bravo Murillo, nº 297; 2º 2E, 28020 Madrid; 915- 920- 300.

Dirigido por Jesús Escobar García 639-155-420; [email protected]

5

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.006). DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

Ú Calor cambiado o cedido desde un horno o intercambiador de calor. Ú Caudal y presión diferencial de una bomba; etc. Æ Las líneas normales de operación, más las requeridas para puesta en marcha y/o parada. No se incluyen líneas accesorias como ventilaciones, By-pass o drenajes que no sean de proceso, etc. Æ Las condiciones operativas de la unidad, tanto normales, como máximas o mínimas, cuando estas puedan condicionar el diseño de un equipo, como: Ú Temperaturas. Ú Presiones. Ú Caudales (volumétrico y másico); etc. Æ Las entradas y salidas de las corrientes de proceso de limites de batería y la conexión con los esquemas de proceso de otras unidades. Æ La instrumentación principal; es decir, la que ayuda a comprender la marcha y regulación del proceso, así como la que provoca un cambio drástico en las condiciones de proyecto de los equipos a uno y otro lado de una válvula de control. Æ No se indicarán más válvulas que las que, por estar abiertas o cerradas producen un tipo de operación u otro, p/ej. línea a almacenaje, o a la unidad siguiente.

El balance de materia se refleja, indicando cantidades en cada línea, o bien numerando las líneas claves consecutivamente e indicando en una tabla al margen del dibujo las cantidades de los diversos componentes de cada corriente de proceso.

Patrocina Con la co C/ Bravo

Dirigido po

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.006). DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

Figura 04; Ejemplo de diagrama de proceso (toppinig & vacio).

02.2 Características de los Diagramas de proceso. Estos Diagramas sirven para: Æ Para hacer comprender el funcionamiento, de la unidad. Æ Para presentar en un solo documento los balances de materia y de energía así como las condiciones operativas y caudales en cada sección de la unidad. Æ Para la preparación de los diagramas de tuberías e instrumentación. Æ Para especificación de equipos e instrumentación. Æ Para la comprobación de la marcha de la unidad por el operador, cuando la planta está en funcionamiento. Æ Se utilizarán para el diseño o formación del plano de implantación ("plot plan").

Patrocinado por; TECNICAS REUNIDAS, S.A. Con la colaboración de DYNATEC, S.A. C/ Bravo Murillo, nº 297; 2º 2E, 28020 Madrid; 915- 920- 300.

Dirigido por Jesús Escobar García 639-155-420; [email protected]

7

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.006). DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

Figura 05; Ejemplo de diagrama simplificado de proceso.

I

Como se aprecia, la representación del Diagrama se realiza del siguiente modo: ? Se debe de seguir la marcha de la corriente principal de izquierda a derecha, con los equipos principales, columnas, reactores, recipientes (depósitos), en el centro. La colocación del resto del equipo bombas, cambiadores, etc. se hará de manera que no dificulten la claridad del esquema. ?

Los equipos se representarán con dimensiones relativamente reducidas con el fin de minimizar el número de esquemas requeridos por unidad, y de dejar suficiente espacio para la escritura de temperaturas, caudales, presiones, etc.

? Al lado de cada equipo se representa su número y nombre. ? El balance de materia puede indicarse reflejando cantidades en cada línea, o bien numerando las líneas claves consecutivamente, o indicando en una tabla al margen del dibujo las cantidades. Esto es particularmente indicado cuando se quieren representar las cantidades de los diversos componentes de cada corriente. ? Han de ser claros y escuetos (compactos). Suele haber 1 o 2 hojas por cada unidad.

En la pagina siguiente puede verse el detalle de un diagrama correspondiente a una torre y los equipos anejos, en el que se reflejan, además de lo ya indicado, los balances de caudales entrantes y salientes, junto las energías caloríficas cedidas al flujo o ganadas por él, junto con el uso de unidades anglosajonas de presión (# = PSI) y temperatura (ºF). Para clarificar la equivalencia entre las abreviaturas con las que son expresados los valores que cuantifican estas cantidades y las magnitudes anglosajonas y/o europeas y sus equivalencias más habituales, se adjuntan los siguientes datos: Æ BPD Barriles por día (en 24 horas). Æ BPH Barriles por hora. 1 barril = 42 galones USA 350 # @ 65º F. Æ BPSD Barriles USA por día (en 24 horas). Patrocinado por; TECNICAS REUNIDAS, S.A. Con la colaboración de DYNATEC, S.A. C/ Bravo Murillo, nº 297; 2º 2E, 28020 Madrid; 915- 920- 300.

Dirigido por Jesús Escobar García 639-155-420; [email protected]

8

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.006). DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

Æ BTU/HR “British thermal unit” por hora (cantidad de calor cedido). Æ GPM Galones por minuto. 1 galón USA = 3,785 litros 8,333 # (libras) @ 65º F. 1 galón Imperial UK = 4,546 litros. Æ MPH Metros cúbicos por hora (caudal volumétrico). Æ MW Peso por metro cúbico (en libras). Æ # / HR Libras por hora (caudal másico).

Patroc Con la C/ Brav

Dirigido

9

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.006). DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

Figura 06; Ejemplo de diagrama de proceso (parcial).

Como ejemplo de la utilización de estos datos analizaremos la información que se muestra sobre la línea de 8” situada en la parte más alta del dibujo: 130,7 MPH = 130,7 m3 /h. 37,3 MW = 37,3 libras/m3 (peso del m3 en libras). 5.000 #//HR

130,7 m3 /h. X 37,3 libras/m3 = 4.875,11 libras/hora.

Es decir, la cifra de 5.000 #/HR es un redondeo.

Como comprobación de los datos del ejemplo anterior, verificaremos la información que se refleja en la línea de 4” situada inmediatamente debajo de la anterior. 714,5 MPH = 714,5 m3 /h. 24,0 MW = 24,0 libras/m3 (peso del m3 en libras). 17.200 #//HR

714,5 m3 /h. X 24,0 libras/m3 = 17.148,0 libras/hora.

Como puede comprobarse nuevamente, la cifra de 17.200 #/HR es un redondeo.

03 DIAGRAMAS DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.

Patrocinado por; TECNICAS REUNIDAS, S.A. Con la colaboración de DYNATEC, S.A. C/ Bravo Murillo, nº 297; 2º 2E, 28020 Madrid; 915- 920- 300.

Dirigido por Jesús Escobar García 639-155-420; [email protected]

10

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.006). DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

Cuando el diagrama de proceso contiene una información muy simplificada (normalmente es un solo plano para cada unidad de proceso), cuyo objetivo es el estudio y familiarización del proceso al iniciarse un contrato, es decir, para ser manejado por el ingeniero de proyecto, se complementa esta información mediante la emisión del llamado Diagrama de Materiales de Construcción, en el cual se les incluye los materiales de construcción y el espesor de corrosión de los equipos y tuberías.

Este diagrama suele ser usado por el ingeniero de proyecto para la selección de las especificaciones de materiales para las tuberías.

La preparación del diagrama suele ser función conjunta de los departamentos de Proceso, Tecnología e Ingeniería de Proyecto ocupándose éste último de editarle y mantenerle al día. Su preparación se realiza al inicio de los contratos formando parte normalmente del “paquete de proceso”.

04 “FLOWSHEETS” DE PRESIONES Y TEMPERATURAS DE DISEÑO. Tienen como finalidad la de facilitar la preparación de la Lista de Líneas y comprobar la consistencia de las condiciones de operación y de diseño de equipos, basándose en lo especificado por el departamento de Procesos. El ingeniero de proyecto prepara el llamado Flowsheet de Presiones y Temperaturas de Diseño, el cual no es más que un Flowsheet de Proceso, al que se añade la siguiente información: ? Presión y temperatura de operación de todos los equipos. ? Presiones y temperaturas de entrada y salida de cambiadores de calor. ? Pérdida de carga a través de aquellos equipos en los que dicha perdida puede ser significativa. ? Presión y temperatura de diseño de todos los equipos. ? Presión de disparo de las válvulas de seguridad. ? Presión de entrada y salida en válvulas de control. ? Presiones de descarga y "shutoff" (a la presión máxima de aspiración) para las bombas centrífugas. ?

Cualquier dato de condiciones anormales o cíclicas como regeneración de catalizador, decoquízado de hornos, etc.

Patrocinado por; TECNICAS REUNIDAS, S.A. Con la colaboración de DYNATEC, S.A. C/ Bravo Murillo, nº 297; 2º 2E, 28020 Madrid; 915- 920- 300.

Dirigido por Jesús Escobar García 639-155-420; [email protected]

11

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.006). DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

05 DIAGRAMAS DE TUBERÍAS E INSTRUMENTOS (P & I): Estos diagramas también denominados "flow-sheets de ingeniería", son básicos para comenzar el diseño de las líneas, sobre las diferentes áreas en que puede haberse dividido la unidad; (a efectos de tuberías), estos documentos, además de ser usados en el departamento de "Piping", sirven para transmitir información a todos los restantes departamentos.

La información que proporciona el "P & I", es necesaria para el diseño de la unidad en sus distintos aspectos, ya que dicha información, no suele estar incluida en las especificaciones de detalle de los equipos; estos Diagramas también son utilizados para: Æ Elaboración del plano de implantación, o "Plot Plan". Æ Desarrollo de la ingeniería de detalle de los sistemas de tubería, o "Piping". Æ Realización de los planos o "Layouts" de distribución de tuberías. Æ Requisiciones de materiales de tuberías. Æ Desarrollo de la ingeniería de detalle de los aparatos de control e instrumentación y sus conexiones. Æ Diagramas de control eléctrico, etc. Æ El montaje de la planta. ÆLa operación de la planta.

Los Diagramas se preparan a partir de los "flow-sheets" de Proceso, siendo realizados por ese ultimo departamento. En estos Flowsheets de ingeniería se reflejan, además de todos los equipos, líneas de proceso e instrumentos, todas las líneas auxiliares y de servicios, válvulas, numero de líneas, especificación de líneas y todas aquellas notas y detalles que se consideren necesarias para guiar el diseño de la unidad. No se mostrarán en estos Flowsheets los colectores de servicios.

05.1 Contenido de los "P & I". La información que proporciona el "P & I" a todos los departamentos de especialistas y a todas las secciones de la “Sala de Delineación”, es necesaria para el diseño de la unidad en sus distintos aspectos, ya que dicha información, no suele estar incluida en las especificaciones de Patrocinado por; TECNICAS REUNIDAS, S.A. Con la colaboración de DYNATEC, S.A. C/ Bravo Murillo, nº 297; 2º 2E, 28020 Madrid; 915- 920- 300.

Dirigido por Jesús Escobar García 639-155-420; [email protected]

12

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.006). DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

detalle de los equipos. Estos diagramas contienen de manera esquemática, toda la información necesaria para el desarrollo de la ingeniería de detalle de las tuberías, y de la instrumentación de la planta, en ellos se representaran: â Todos los equipos, incluso los de reserva, con sus líneas de interconexión. â Todas las líneas, para cada una de las cuales se indicara: â Diámetro nominal. â Unidad a la que pertenece. â Sigla de identificación del fluido. â Numero de identificación de la línea. â Especificación de la línea. â Siglas de identificación del tipo de aislamiento y traceado. â Las líneas secundarias, con reducción de diámetro si lo hubiese (el diseño de detalle deberá seguir la secuencia de las líneas indicadas sobre el Diagrama de Tuberías e Instrumentación). â Todas las válvulas de bloqueo y aislamiento de aparatos, así como las operadas por accionamiento remoto, adoptando un símbolo diferente para cada tipo. â Ventilaciones y drenajes de proceso; salvo las de venteo (punto alto) y los drenajes (punto bajo), que no se representan; estos se añaden en el diseño de detalle, cuando se traza la tubería. âAccesorios de las tuberías (filtros de línea, bridas ciegas, etc.). â Los diversos componentes de la instrumentación de forma esquemática, indicando si están montados localmente, o en el panel de control. â Elevaciones de los aparatos sobre el suelo (o punto de referencia), en los casos en que estas sean criticas.

En los "flow-sheets" de ingeniería se debe mostrar, además de todo lo indicado, aquellas notas y detalles que se consideren necesarias para el diseño de la unidad; no se reflejaran en ellos los colectores ni las tuberías de servicios, de las cuales se ocupa el Diagrama de “Utilities”.

05.2 Características de los "P & I". Patrocinado por; TECNICAS REUNIDAS, S.A. Con la colaboración de DYNATEC, S.A. C/ Bravo Murillo, nº 297; 2º 2E, 28020 Madrid; 915- 920- 300.

Dirigido por Jesús Escobar García 639-155-420; [email protected]

13

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.006). DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO (flow sheets) Y SUS CONTENIDOS.

La representación de estos diagramas suele ser realizada de una manera similar por todas las compañías; sobre la base de su finalidad se suelen seguir estas dos reglas: â La línea principal ira de izquierda a derecha en el diagrama. â Las líneas que vayan de una hoja a otra consecutiva de la misma unidad, se harán salir por los bordes derecho o izquierdo del diagrama indicando al equipo al que van, o del que proceden. â Las líneas que vayan de una hoja a otra no consecutiva de la misma unidad se harán salir igual que las anteriores, pero con su cajetín, indicando el número de hoja donde continua.

â Las líneas que vayan de una hoja al limite de batería se harán salir o entrar con un cajetín en donde se indique la línea y el P&I en el que continua en el Limite de Batería (L:B), así como donde van, o de donde proceden. â La representación de los equipos, válvulas, etc., será esquemática. â En el caso de recipientes, su ...