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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
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