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Ing. W. Castillo.
DISEÑO DE PLANTA
FLUJOGRAMA DE PROCESOS.
ING. WILLIAMS CASTILLO MARTINEZ
Ing. W. Castillo.
Diseño de planta
SISTEMA GLOBAL DE UN PROCESO
PLANTA
DE PROCESOS
RED DE
INTERCAMBIADORES
DE CALOR
PLANTAS DE SERVICIOS
Calderas, Turbinas
Aire comprimido
Oxigeno, vacío
Materias
Primas
Insumos
Productos
Electricidad Suministros
y Servicios
Agua
Combustibles
Aire
Corrientes
frías
Corrientes
calientes
Servicio de
calentamiento
Servicio de
enfriamiento
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Diseño de planta
PROCESOS CONTINUO
PROCESOS DISCONTINUO
HEAT SEPARATOR REACTOR
Alimentación
Catalizador
Producto
Heat
HEAT
REACTOR
SEPARATOR
(1) Alimentación
(2) Catalizador
Heat
Sti
ll
Producto
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Diseño de planta
Condiciones de operación estacionarias.
Gran escala de Producción.
Cada equipo realiza una operación o función específica.
Calidad del producto constante.
Velocidad de producción constante.
Alta automatización.
Poca mano de obra.
PRODUCCION CONTINUA O PROCESO
CONTINUO
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PRODUCCION CONTINUA O PROCESO CONTINUO
PRODUCCION DE H. DE PESCADO
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PROCESO DISCONTINUO
Funcionamiento intermitente
Ciclo de operación
Pequeña escala de producción
Plantas flexibles, multiproducto y multipropósito
Grandes tiempos de procesamientos o residencia
Reacciones lentas. Flujos pequeños
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PROCESO DISCONTINUO
Productos que ensucian, incrustan o corroen los equipos
Productos de calidad variable
Velocidad de producción variable
Mucha mano de obra
Productos de alto valor y calidad
Procedimientos de síntesis complejos
Condiciones de control muy estrictas
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ETAPAS DE UN PROCESO
MATERIAS
PRIMAS
REACCIONES
QUIMICAS PRODUCTOS
Operaciones
físicas de
acondicionamiento
Operaciones
físicas de
separación
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ESTRUCTURA GENERAL DE
UN PROCESO PRODUCTIVO
PREPARACION
PURIFICACION
SEPARACION
PURIFICACION REACCION
M P Insumos Insumos
PRODUCTO
Subproductos
Subproductos
TRATAMIENTO
EFLUENTES EFLUENTE
LIMPIO
PRODUCTOS
SECUNDARIOS
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ESTRUCTURA DE ENTRADA Y DE
SALIDA DEL
DIAGRAMA DE FLUJOS
Alimentación
Producto PROCESO
PRODUCTIVO
Reciclo Purga
Subproductos
Insumos
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DIAGRAMAS DE FLUJO DEL PROCESO (PFD)
El PFD describe la ruta del proceso, mostrando los flujos de material y energía entre aquellas unidades de proceso que constituyen la planta.
Existen distintos tipos de diagramas de flujo, siendo el más utilizado el de "bloques" o "rectángulos". En ellos cada etapa del proceso se representa por un rectángulo o bloque, que tiene entradas y salidas para indicar el sentido del flujo de materiales. Sobre el rectángulo se suele escribir la etapa que representa.
Otros tipos de diagramas de flujo son los de "equipo" y de "instrumentación“.
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REPRESENTACIÓN DE PROCESOS
Diagrama de Bloques
Diagrama de Flujos(PFD, flowsheets 2D y 3D)
Diagrama de Tuberías e Instrumentación (P&ID)
Diagramas de Control
Planos de Equipos y la Planta (layout, vistas 2D y 3D)
Maquetas de la Planta, Equipos y Proceso
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DIAGRAMAS DE BLOQUES
Cada operación se representa por un bloque
Las corrientes de flujo principal: líneas flechadas en la dirección del flujo.
Flujos: izquierda a derecha del diagrama.
Corrientes gaseosas: parte superior del diagrama, y los líquidos o sólidos hacia la parte inferior, separados por densidad.
Se incluye la información crítica para entender el proceso.
Si las líneas se cruzan, las horizontales se mantienen y las verticales se cortan.
Se incluyen un balance de masas y energía simplificado en forma de una Tabla.
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DIAGRAMAS DE FLUJOS
Se representan TODOS los equipos de proceso junto con
su descripción. Cada equipo tiene un número y un
nombre.
Todas las corrientes de proceso tienen un número. Se
debe incluir una descripción de las condiciones
(temperatura, presión), flujos y composición química, ya
sea en el diagrama o una TABLA adjunta.
Se deben representar TODAS las corrientes de servicios
(vapor, aire, calefacción, etc.) que se alimentan a cada
equipo de proceso.
Se deben representar los loops de control básicos que
aseguran la estabilidad de las condiciones del proceso
durante la operación normal.
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Diseño de planta
ELEMENTOS DE UN DIAGRAMA DE
FLUJOS
Constituyentes Esenciales
Símbolos del equipo
Líneas de flujo de las corrientes de proceso
Números de los equipos
Nombres de los equipos
Designación de los servicios
Designación de presión y temperatura de las
corrientes
Tabla resumen de variables de cada corriente
Constituyentes Opcionales
Intercambio de energía
Instrumentos principales
Propiedades físicas de las corrientes de procesos
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CONVENCIONES PARA LA IDENTIFICACIÓN
DE EQUIPOS
C : compresores
E : intercambiadores de calor
H : calentadores a llama
P : bombas
R : reactores
T : columnas
TK: estanques de almacenamiento
V : estanque de proceso
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NUMERACIÓN DE LOS EQUIPOS
P-101 A/B identifica un bomba
P-101 A/B identifica que la bomba esta ubicada en
el área Nº 1 de la planta
P-101 A/B identifica que la bomba es la número 01
de las n existentes en la planta
P-101 A/B identifica que hay dos bombas identicas,
una de respaldo (backup).
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INFORMACIÓN PARA LAS CORRIENTES DE FLUJO
Número de la corriente
Temperatura (ºC)
Presión (bar)
Fracción de vapor
Flujo total másico (kg/h)
Flujo molar total
(kmol/h)
Flujo molar para cada
componente (kmol/h)
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
Como mínimo Muchas veces, además...
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INFORMACIÓN PARA LAS CORRIENTES
DE FLUJO
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CONVENCIONES PARA LA DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS
Torres Tamaño (altura, diámetro), presión, temperatura, numero y tipo
de platos, altura y tipo de relleno, material de construcción.
Intercambiador
de calor
Tipo (gas-gas, gas-líquido, condensador, vaporizador), función,
área. Temperatura y presión de las corrientes, Nº de carcazas y
pasos de tubos, material de construcción de los tubos y de la
carcaza.
Estanques Altura, diámetro, orientación, presión, temperatura, materiales de
construcción.
Recipientes Id. estanques
Bombas Flujo, presión descarga, temperatura, diferencia presión, tipo de
impulsores, potencia en el eje, material de construcción.
Compresores Flujo a la entrada, temperatura, presión, tipo, potencia en el eje,
material de construcción.
Calderas Tipo, presión en los tubos, función, combustible, material de
construcción, potencia nominal.
Otros Entregar la información crítica.
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CONVENCIONES PARA LA IDENTIFICACIÓN DE LAS
CORRIENTES EN LOS DIAGRAMAS
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TIPICO DIAGRAMA FLUJO DE PROCESOS
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EJEMPLO:
PREPARAR UN DIAGRAMA DE FLUJOS PARA
UN GENERADOR DE VAPOR (CALDERA) QUE
EMPLEA PETRÓLEO COMO COMBUSTIBLE.
Equipos:
Bomba de aceite, soplador de aire, intercambiadores
de calor, estanques, caldera de tubos, etc.
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DIAGRAMAS P&ID CONVENCIONES
Equipos de
proceso
Mostrar equipos de respaldo, unidades paralelas,
detalles principales para cada una
Cañerías Tamaño (usar estándares), espesor de pared
(schedule), material de construcción, aislación
(tipo y espesor)
Instrumentos Indicadores, registradores, controladores y tipo,
cañerías o alambres de los instrumentos
Servicios Entradas y salidas de las corrientes (aire, vapor,
etc.), salidas de las corrientes a las plantas de
tratamiento de efluentes.
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CONVENCIONES PARA LOS INSTRUMENTOS
EN LOS P&ID
A análisis
B quemador
C conductividad
E voltaje
F flujo
I corriente
J potencia
P presión o vacío
T temperatura
W peso
K tiempo o programa
....................
A alarma
C control
E elemento
H máximo
I indicador
K estación de control
O orificio
S switch
Y relay
Instrumento en la planta
Instrumento en el panel de control
Instrumento en la cara posterior del panel de control
PRIMERA LETRA (X) SEGUNDA LETRA (Y)
XYY
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DIAGRAMAS P&ID
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OTROS DIAGRAMAS Y PLANOS
Plano Layout
Plano Mecánico Planta
Plano Mecánico Elevación
Plano Eléctrico
Plano Isométrico
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PLANO LAYOUT
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Esquema del Proceso LIX-SX-EW, Radomiro Tomic
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PLANO MECÁNICO PLANTA
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PLANO MECÁNICO ELEVACIÓN
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PLANO ELÉCTRICO
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Plano Isométrico
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DISEÑO DE PLANTA
ALGUNOS EJEMPLOS DE EQUIPOS
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DIAGRAMAS DE
FLUJO DEL
PROCESO
Proceso integrado para
derivados de leche
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BALANCE DE MATERIA
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DIAGRAMA DE EQUIPOS TG - 1
G - 1
S-1
T - 1
TK-1 TK-2
M - 1
T - 3 T - 4
TK-5
T-2
DIAGRAMA DE
ELEVACION DE
EQUIPOS
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DIAGRAMA DE ELEVACION DE EQUIPOS
TA - 1
F - 1
TH - 1 E – 1,2,3
SA - 1
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FLUJOGRAMA DE PROCESOS.
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