CAPITULO 7

P&ID Y CUADERNOS DE TAREAS

INTRODUCCIÒN Una vez, se ha definido el proceso a seguir y se han establecido operaciones y procesos unitarios así como variables y cronogramas, se continúa con la selección y dimensionamiento de equipos así como la determinación de los servicios requeridos y el dimensionamiento de los generadores o transmisores de servicios como calderas, acueductos, turbogeneradores, equipos de refrigeración, subestaciones o tableros eléctricos etc. Para la selección y dimensionamiento de equipos y llegar a un diseño funcional, se requiere de los siguientes pasos:     

P&ID y/o Layout Cuadernos de Tareas Balances de Materiales y Energía. Dimensionamientos de Equipos, Servicios y Mano de Obra Calculo de Equipos e Instalaciones.

Una vez se tenga el dimensionamiento de equipos se puede proceder a hacer la distribución de planta, que consiste en ubicar los equipos en las aéreas disponibles.

LECCION 24. P&ID El P&ID. (Piping, and Instrumento Drawing), Diagrama de Tuberías e Instrumentación, como diagrama que es, no se realiza a escala y en el se representan entre otros:        

Instrumentos de medición debidamente identificados Equipo de proceso con nombres y números de identificación Válvulas debidamente identificadas Tableros Bloques de válvulas Tuberías, tamaños e identificación Accesorios principales como venteos, drenajes, uniones especiales, reducciones, ampliaciones, trampas, etc. Líneas de flujo debidamente direccionadas

Instrumentos.- Los principales instrumentos colocados en los P&ID son:    

Termómetros, con nomenclatura Manómetros Medidores de flujo Indicadores de Nivel, de máxima y de mínima

En equipo de proceso se involucran       

Tanques Reactores Filtros, Centrifugas Bombas Intercambiadores de calor. Molinos. Y demás en los cuales se tienen procesos y operaciones unitarias

La identificación de instrumentos, equipos y válvulas se realiza con letras y números. Normalmente se emplean dos o tres letras que usualmente están dentro del nombre como TQ para tanques BV para bloque de válvulas MB, motobomba TT termómetro (temperatura testing). PT manómetro (pressure testing) CT conductivimetros

El los diagramas de P&ID se debe colocar en un recuadro la nomenclatura empleada Los números, normalmente dos dígitos se emplean cuando se dispone de dos o más equipos o instrumentos como BV02, para un segundo bloque de válvulas que se encuentra en la sección (ver foto de bloque de válvulas) TT01, primer termómetro, TT02 segundo termómetro, etc. VA01, primera válvula, automática. VM02, segunda válvula, manual. Para las válvulas se emplea una convención o simbología que define claramente el tipo de válvula. Para la identificación únicamente se hace referencia a la operabilidad, manual o automática, VM15 válvula manual 15, VA35 válvula automática 35. Es de anotar que aún teniendo diferente clase de equipo o instrumento la numeración no se repite, esto con el ánimo de tener listados y cantidades de equipos o instrumentos consistente con planos y P&ID Los bloques de válvulas involucran válvulas automática ensambladas en un bloque, que se identifican con las letras BV y los números consecutivos. Para tuberías se emplean generalmente líneas coloreadas del mismo espesor. Para cada fluido se establece un color en particular que generalmente se asocia a los códigos industriales

Sobre las líneas y en lugares muy visibles se colocarán los diámetros de las tuberías, empelando sistema inglés (IPS) o sistema europeo (DIN). Para el

primero se emplean pulgadas (“) y para el segundo milímetros, ejemplos 2”, 80 DIN. Las líneas llevaran punta de flecha para indicar la dirección del flujo,. Cuando las líneas son muy largas se colocan puntas de flecha en lugares intermedios y siempre al terminar el flujo o cuando hay cambio de dirección. En la figura 17-1, se muestra la sección de un P&ID para una marmita en un proceso de cocción de carnes. Este P&ID, se ha realizado en Excel

P&ID Para marmita de cocción de carnes FIGURA 17-1 En el anterior P&ID se tienen :  



Marmita, M01 Líneas o tuberías de o Consomé o Agua o Vapor o Condensado o Refrigeración (entrada y salida) Válvulas manuales, V01 a V05.

 

Bomba, BV01, Indicadores: o Nivel de máxima, NM. o Nivel de mínima, NN o Temperatura, TT o De Flujo, TT

En el P&ID no se incluye      

Interruptores manuales o automáticos Capacidad de equipos Instrumentos y elementos primarios Datos de variables Codos, tees, accesorios estándar para tuberías Notas aclaratorias.

El P&ID permite corroborar los servicios requeridos que se han determinado en los respectivos cronogramas, visualizándose simultáneamente los diagramas de flujo tanto de materiales como de servicios. También permite establecer los requerimientos y clases de válvulas para diversas tareas. El ingeniero elabora el diagrama a mano alzada, o emplea un programa de software como Autocad, Investor, etc., iniciando la identificación de tuberías, válvulas, instrumentos de medición y control, motores, y bombas. El procedimiento para elaborar un P&ID es el siguiente        

Colocación de los símbolos de los equipos de proceso. Ingresos y salidas de insumos y productos Ingresos de servicios a los equipos (salida de servicios usados o servidos) Tuberías y accesorios Equipos de transporte Instrumentos de medición Instrumentos de control. Colocar nomenclatura.

Mediante los siguientes diagramas (Figura 2-2) esquematizamos la elaboración de un P&ID, para las ollas de crudos y mezclas del proceso de obtención de mosto



Paso 1 - Colocación de los símbolos de los equipos de proceso.



Paso 2 Ingresos y salidas de insumos y productos



Paso 3 Ingresos de servicios a los equipos (salida de servicios usados o servidos)



Paso 4 Tuberías y accesorios



Paso 5 a 8 Bombas, Instrumentos de medición, instrumentos de control, nomenclatura de elementos. FIGURA 17-2

En la figura 17-3 de muestra un sector de plano del P&ID para una área de la zona de recibo de leche, en una planta procesadora y por ello las líneas de flujo están cortadas.  La línea en color verde representa la tubería de conducción de leche que va en 2”,  la línea en color sepia representa la tubería para agua de empuje.  La línea en color rojo, la tubería de suministro de CIP y  La linea en color lila, la tubería de retorno del CIP. La figura 17-4 nos muestra la fotografía del tablero de uno de los tanques de almacenamiento de leche. Se puede apreciar la tubería para empuje con agua (color sepia) , que se conecta a la tubería del tanque, e igualmente se aprecia la válvula manual VMM40 (manija azul) y la válvula VB08 (manija en acero inox.). .

P&ID PARA RECIBO Y ALMACENAMIENTO DE LECHE FIGURA 17-3 En la figura 17-4 se aprecia un codo largo que esta uniendo la llegada de leche con la salida hacia el siguiente tanque, tubería inferior entre los tableros de los tanques El P&ID nos muestra el recibo de leche en dos tanques de 20.000 litros cada uno. Y en un tanque de 60.000 litros Las líneas verde que vienen de la parte superior de un tablero de distribución (que no se muestra en la figura) son las que conducen la leche a los tableros de los tanques. Para el tanque L-4, se tiene el tablero TBL04 en donde mediante una U larga ( como la de la foto) se conecta la tubería de llegada de leche (1) al tablero con la

tubería de entrada (2) al tanque L-4, en esta tubería se encuentra la válvula VMM41, cuya manija es de color azul

TABLERO DE TANQUE DE RECIBO Y ALMACENAMIENTO FIGURA 17-4 Para la salida de la leche a proceso se emplea la misma tubería de entrada que llega al tablero de distribución en donde bombas de diferentes áreas envían la leche a proceso específico como obtención de queso, de kumis y yogurt, arequipe etc. En el tablero TBL-5, del tanque L-5, se aprecia la llegada de CIP, punto 3. Cuando se requiere hacer aseo al tanque se conecta el punto 3 con el punto 4 de la entrada del CIP al tanque, mediante una U corta. Las soluciones lavadoras entran al tanque en el punto 6 y mediante una bola rociadora (Spray ball) se proyectan a alta velocidad y presión a las paredes, techo y fondo del tanque.

Recibo de leche en tanque L-6 (línea negra)

La solución sale del tanque y llega al punto 7 en donde mediante una U corta, se conecta al punto 5, salida del CIP. En la foto (figura 17-4) se aprecia la tubería de agua de empuje en color verde y la respectiva válvula, VV08 igualmente se aprecia la válvula de mariposa VMM40 , del tanque L-04

24.1. LAYOUT El layout, es la representación grafica de un proceso empleando una simbología específica para equipos y accesorios. Aunque se emplea para toda clase de materiales es apropiado cuando se tiene manejo exclusivo de sólidos, también se emplea para líquidos

LECCION 25. CUADERNO DE TAREAS El Cuaderno de tareas es la descripción detallada escrita de las operaciones tanto manuales como automáticas de cada etapa en particular, indicando en ella la secuencia, variables, rangos de operaciones de las variables, instrumentos de medición e instrumentos de control. Se fundamenta en el proceso estandarizado y en el PID El cuaderno de tareas es un medio que permite:     

Corroborar la secuencia de operaciones, etapas y procesos Establecer clase y número de válvulas y demás accesorios requeridos. Definir servicios industriales requeridos. Establecer operaciones manuales y automáticas Establecer condiciones de entrada y salida para los programas de automatización

Para elaborar un cuaderno de tareas se requiere:   

Tabla del cronograma de operaciones para la etapa del proceso P%ID y Definición de operaciones, manuales o automáticas

A continuación se presenta la tabla para el cronograma de la cocción de pollo para tamales, con las siguientes operaciones. OPERACIÓN 1.- Preparar agua 2.- Cargue a la olla 3.- Calentamiento 4.- Cocción 5.- Enfriamiento del pollo 6.- Descargue 7- Bombeo consomé 8. Empujar con agua

Minutos 5 10 20 20 10 5 5 2

Ti ºC 15 15 15 94 94 76 76 15

Tf ºC 15 15 94 76

Tiempo de Etapa 92 TABLA 17-1 Operaciones para cocción de pollo El P%ID de este proceso está representado en al figura 17-1 Se toma un proceso semiautomático (con operaciones tanto manuales como automáticas). Mientras se efectúa el descargue del pollo, se bombea el consomé a la marmita para preparar la masa. Se dispone de los siguientes equipos automáticos

P&ID para Cuaderno de tareas FIGURA Válvulas     

V01 de mariposa de agua fría V02 de mariposa suministro de vapor en serpentín V03 de mariposa tres vías en línea de serpentín para salida de vapor o agua fría V04 de agua fría en serpentín V05 de salida de consomé.

Bomba BV01, centrifuga de impeler abierta Se tiene los siguientes instrumentos 

Termocupla TT para medición e indicación de temperaturas

  

Medidor de nivel NM Indicador de nivel de mínima. NN Conductivimetro en línea de consomé FT

Cuaderno de tareas para cocimiento de pechugas de pollo para la elaboración de tamales. Operaciones iníciales Verificar:     

estado de la marmita (limpia y desinfectada) válvulas en posición normal, presión de vapor de 40 psi presión línea de agua de 2 psi. Materia prima lista para agregación a marmita

Operaciones automáticas Abrir válvulas V01 de suministro de agua, y V02 de suministro de vapor, colocar V03 hacia retorno condensado; una vez se llegue al nivel de 100 litros, cerrar válvula V01. Operación manual. 

Adicionar pollo a la marmita. Cargando canastilla

Operación automática.    

Controlar apertura de válvula V02 a 94ºC, temporizar 20 minutos. Cerrar válvula V02. Abrir válvula V04, colocar V03 a retorno de agua fría ,llegar a 76ªC, cerrar válvula V04 Abrir válvula V05 , prender bomba B01, nivel de mínima actúa, abrir V01, temporizar 2 minutos. Cerrar V01 Actúa Conductivimetro, Apagar bomba B01, cerrar V05

Operación manual 

Asear marmita

Como otro ejemplo presentamos el cuaderno de tareas para una operación de CIP a una tubería de recibo de leche

25.2.CIP para tubería de recibo de leche en tanques de mezcla. (CIP 2) Las válvulas tanto del CIP 2, como de la línea de recibo de leche se encuentran en posición normal y todos los instrumentos de medición habilitados. Las condiciones de concentración y temperaturas de soluciones del CIP se deben encontrar en los niveles especificados.

El CIP se inicia con el paso de agua recirculada. Para el efecto en el tablero TP20 se conecta una u ò teléfono 70LIS32 entre los puntos SCIPC2 línea 1 y salida hacia tanque. El indicador de contacto 10LIS32 debe dar señal.( Diagrama 16) 

Paso de agua recirculada.. Se abren la válvula 70OV11 del tanque de agua recirculada, las válvulas 70OV02, 70YV03 se actúa hacia la línea de del suministro de CIP, las válvulas 61YV05 y 61YV14 , 61OV15, 61YV21, 61YV19, 61YV17 y 61YV18. quedan en posición para el paso del CIP.



Se prenden las bombas 70MP02, 61MP01 y 61MP04, se deja pasando agua durante xx segundos, haciendo intermitencia en las válvulas 61YV05 y 61YV14 del mezclador. Al cabo del tiempo se hace paso de soda.



Paso de Solución de soda caliente. Inmediatamente se ha pasado el agua recirculada se abren la válvulas 70OV27 y 70OV22 y se cierra 70OV11. Se hace intermitencia la apertura de las válvulas 61OV14 y 61OV15 del cono de mezcla. Se deja circulando la soda durante xx segundos al cabo de los cuales se hace un juagado con agua fresca.



Juagado de la soda. Se abre la válvula 70OV46 del tanque de agua fresca y se cierra 70OV27 del tanque de soda. Tan pronto el conductivímetro 70CS02 marque cambio en la solución cierra la válvula 70OV22 y abre 70OV06 de entrada al tanque de agua recuperada. Se hace intermitencia la apertura de las válvulas 61OV14 y 61OV15 del cono de mezcla. Se deja pasando agua por xx segundos, al cabo de los cuales se hace el paso de ácido.



Paso de ácido. Se abre la válvula 70OV35 de salida del tanque de ácido y se cierra la 70OV46 del tanque de agua fresca, Tan pronto el conductivímetro 70CS02 marque cambio en la solución abre 70OV30 de entrada al tanque ácido y cierra 70OV06 de entrada al tanque de agua recuperada . Se hace intermitencia la apertura de las válvulas 61OV14 y 61OV15 del cono de mezcla. Se deja pasando ácido por xx segundos, al cabo de los cuales se hace el juagado del ácido.



Juagado del ácido. Se abre la válvula 70OV46 del tanque de agua fresca y se cierra 70OV35 del tanque de ácido. Tan pronto el conductivímetro 70CS02 marque cambio en la solución cierra la válvula 70OV30 de entrada al tanque y abre 70OV06 de entrada al tanque de agua recuperada. Se hace intermitencia la apertura de las válvulas 61OV14 y 61OV15 del cono

de mezcla . Se deja pasando agua por xx segundos, al cabo de los cuales se hace el paso del desinfectante. 

Paso del desinfectante. Se abre la válvula 70OV19 de salida del tanque de desinfectante y se cierra la 70OV46 del tanque de agua fresca, Tan pronto el conductivímetro 70CS02 marque cambio en la solución abre 70OV14 de entrada al tanque de desinfectante y cierra 70OV06 de entrada al tanque de agua recuperada. Se hace intermitencia la apertura de las válvulas 61OV14 y 61OV15 del cono de mezcla. Se deja pasando desinfectante por xx segundos, al cabo de los cuales se hace el juagado del desinfectante



Juagado del desinfectante. Se abre la válvula 70OV46 del tanque de agua fresca y se cierra 70OV19 del tanque de desinfectante. Tan pronto el conductivímetros 70CS02 marque cambio en la solución cierra la válvula 70OV14 de entrada al tanque de desinfectante y abre 70V06 de entrada al tanque de agua recuperada. Se hace intermitencia la apertura de las válvulas 61OV14 y 61OV15 del cono de mezcla. Se deja pasando agua por xx segundos, al cabo de los cuales se da por terminado el CIP de la tubería de recibo de leche. Se apagan las bombas 70MP02, 61MP01 y 61MP04, y las válvulas vuelven a su posición normal, Se abren las válvulas 61YV17, 61YV18 y 70OV40 para drenar las tuberías.