Este documento presenta información sobre diferentes tipos de diagramas de procesos, incluyendo diagramas de bloques, diagramas de flujo de procesos y diagramas de tuberías e instrumentación. Explica las características y propósito de cada diagrama, así como las convenciones y elementos que deben incluirse. El objetivo es proveer una guía para la elaboración de diagramas que representen procesos de manera clara y completa.

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Diagramas de
Flujo de Procesos
UTEC
Eric Cortez
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Diagramas de Procesos:
Proceso:
Secuencia de operaciones interactivas por medio de las cuales la
materia, energía o información son transformadas, transportadas o
almacenadas.
Tipos de Diagramas de Procesos:
• Diagrama de Bloques (BD).
• Diagrama de Flujo de Procesos (PFD)
• Diagrama de Tuberías e Instrumentación (P&ID).
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Diagramas de Bloques (BD).
Para resolver balances de materia y energía, el primer paso
en la mayoría de las ocasiones consiste en convertir el texto del
problema en un diagrama de bloques sencillo. Este diagrama está
formado por una serie de bloques conectados por corrientes (flujos)
de entrada y salida.
Deben incluir condiciones de operación (temperatura y
presión) y otra información importante, tal como el grado de
conversión o el rendimiento de recuperación en base al enunciado
del problema. No proporciona detalles sobre cómo funcionan los
elementos individuales que forman parte de cada bloque, sino que
se centra en las corrientes principales que definen el proceso.
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Diagrama de Bloques de Proceso y Diagrama de Bloques de Planta
El BD se puede realizar para un proceso simple o para una planta
química completa que incluya muchos procesos químicos
diferentes. Se pueden diferenciar llamando al primero de ellos
diagrama de bloques de proceso y al segundo diagrama de bloques
de planta.

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Diagramas de bloques de proceso.
En nuestro diseño el diagrama de bloques será muy sencillo, ya que solo
tenemos una torre de destilación con sus respectivos accesorios. El
diagrama de bloque sirve para ver de forma esquematizada, la información
que poseemos. Para la Columna de Destilación de DME, tendrá la siguiente
forma:
Figura 3. Diagrama de Bloques de Proceso.
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Diagrama de Bloques de Planta
Figura 4. Proceso de Producción de Benceno

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El formato general y los criterios a seguir para preparar este
tipo de diagramas son:
1. Las operaciones básicas se muestran en forma de bloques. No es
necesario recurrir a la forma física real del equipo/s involucrados.
2. Las líneas de flujo o corrientes principales deben aparecer con
flechas para indicar el sentido del flujo.
3. El sentido del flujo debe ir de izquierda a derecha siempre que sea
posible.
4. Las corrientes ligeras (gases) deben salir por la parte superior de
los bloques, mientras que las corrientes pesadas (líquidos y sólidos)
deben salir por la parte inferior de los bloques.
5. Debe incluirse sólo información que sea crítica para definir el
proceso (rendimientos, conversiones, flujos, etc).
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6. Si las líneas de flujo se cruzan, se mantendrá la línea
horizontal continua y la vertical aparecerá dividida.
7. Se indicarán balances de materia simplificados siempre que se
pueda.
Es cierto que el diagrama de bloque correspondiente a la
Columna de Dimetil Éter (DME), carece de mucha información del
proceso, queda claro que es muy útil para tener una primera
impresión de lo que sucede y explicar las características
principales del proceso. Este tipo de diagramas son el punto de
partida de los diagramas de flujo de proceso (PFD).

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Diagramas de Flujo de Proceso (PFD).
Los diagramas de flujo de proceso suponen, respecto a los
diagramas de bloques, un escalón cuantitativo más en lo que se
refiere a la cantidad de información que aportan. Un PFD contiene el
grueso de todos los datos químicos necesarios que permiten el
diseño de un proceso.
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Un PFD convencional debe contener la siguiente
información:
1. Representación de todos los equipos (operaciones básicas)
principales, junto con su descripción. A cada equipo se le debe
asignar un número o código único y un nombre que lo
describa.
2. Todas las corrientes de proceso deberán aparecer identificadas
con un número. Asimismo, se debe incluir una descripción de
las condiciones de proceso (P, T, caudal,...) y la composición
química de cada corriente. Estos datos se pueden incluir
directamente en el PFD o pueden aparecer en una tabla anexa
al diagrama.
3. Todas las corrientes o flujos auxiliares (vapor, agua de
refrigeración, aire, ...) que afecten a los equipos principales.
4. Lazos básicos de control, de manera que se pueda observar la
estrategia de control empleada a la hora de operar la planta en
condiciones normales.
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Queda claro, por tanto, que un PFD es un diagrama complejo que
requiere de un esfuerzo sustancial para prepararlo. A menudo los
PFD requieren de unos tamaños de papel considerablemente
grandes e incluso se hace necesario unir varios formatos de papel
para disponer de toda la información para un proceso completo.
Este hecho hace que los ejemplos que se muestran a partir de este
punto hayan sido simplificados, de manera que, sin perder el nivel
de detalle exigido, permitan entender la filosofía y reglas generales
para su elaboración.

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La información básica que se proporciona en un PFD se puede
clasificar en una de las tres siguientes categorías:
1. Topología del proceso.
2. Información de las corrientes.
3. Información de los equipos.
Topología del proceso.
Este diagrama esquemático muestra la ubicación de los equipos
principales y las conexiones (corrientes) que existen entre ellos. La
localización e interacción entre los equipos y las corrientes es lo
que se conoce como la topología del proceso.
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Información de las corrientes.
La identificación de las corrientes de proceso tiene que ser clara. En
el caso de diagramas de flujo pequeños que contienen pocas
operaciones básicas o equipos, las especificaciones de las corrientes,
tales como temperatura, presión, composición y caudales se pueden
mostrar directamente en el PFD, al lado de cada corriente.
Para diagramas más complejos bastará con incluir el número de
identificación de cada corriente. Dicho número nos servirá como
referencia para entrar en una tabla anexa resumen de corrientes
que suele aparecer en la parte inferior del PFD.

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Información de los equipos.
La parte final del diagrama de flujo de proceso (PFD) es la
información referente a los equipos (operaciones básicas) que
conforman la planta. Esta información resumida o abreviada de los
equipos debe proporcionar los datos necesarios para estimar los
costes de los equipos y fijar las bases para el diseño detallado de los
equipos (ingeniería de detalle).
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Figura 5. Simbología empleada para la elaboración de diagramas de flujo.

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Tabla 1. Criterios generales para la identificación de los equipos de
proceso
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La interpretación de los códigos que llevan los equipos
son:
o P-101A/B indica que el equipo es una bomba (pump).
o P-101A/B indica que la bomba se encuentra situada en el área
100 de la planta.
o P-101A/B indica que esta bomba es el equipo número 01
dentro del área 100.
o P-101A/B indica que existe una bomba redundante instalada.
Es decir, hay dos bombas idénticas con las identificaciones P-
101A y P-101B, una de las cuales estará en operación,
mientras que la otra esté fuera de servicio y viceversa.

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Tabla 2. Criterios y nomenclatura para identificación de las corrientes
auxiliares y de proceso
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Tabla 3. Especificaciones de equipos que debe reflejarse en los PFD y PID
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Figura 6. Símbolos para las
etiquetas de especificación de
corrientes

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Figura 7. Diagrama de Flujo del Proceso de Producción de Benceno
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Tabla 4. Resumen de Corrientes de Flujo

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Tabla 5. Resumen de Equipos de Procesos.
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Diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID).
Los diagramas de tuberías e instrumentación (P&I hace referencia a
"piping and instrumentation") o los diagramas mecánicos de flujo (MFD)
proporcionan la información que necesitan los ingenieros para
comenzar a planificar la construcción de la planta.
Un P&ID incluye cualquier aspecto mecánico de la planta excepto la
siguiente información:
- Condiciones de operación, presión y temperatura.
- Caudales de las corrientes.
- Localización de los equipos.
- Trazado de tuberías.
- Longitudes.
- Conexiones.
- Soportes, estructuras y cimentaciones.

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Figura 7. P&ID del Proceso de Producción de Benceno.
EJEMPLOS DE PLANOS P&ID
ESTANQUE DE ALMACENAMIENTO
DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO DIAGRAMA P&ID

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Indicadores locales en
P&ID
Los indicadores locales
nos permitirán ver los
valores medidos en los
propios equipos y en las
líneas de proceso. Estos
instrumentos serán muy
útiles para el personal de
mantenimiento y
producción.
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Transmisores en P&ID
Estos instrumentos enviarán el
valor medido a equipos remotos,
permitiéndonos controlar y
supervisar el proceso.
En estos equipos normalmente
se puede especificar una
indicación local de la medida,
por lo que además de enviar la
señal, permitirían ver el valor
medido de forma local.

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Switches en P&ID
Son interruptores que enviarán una señal
digital cuando la variable medida llegue a
un valor determinado.
Los “switches” pueden disparar por alto o
por bajo nivel.

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Válvulas en P&ID
Además de la instrumentación, en los P&ID
se representarán las válvulas de control y
válvulas manuales. Estos equipos nos
permitirán regular el flujo de las líneas de
proceso.
Vamos a ver a continuación algunos
ejemplos de representación:
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CURIOSIDADES REPRESENTACIÓN
DE INSTRUMENTOS EN P&ID
En los instrumentos solemos tener: el
sensor (transductor) y el transmisor.
Ejemplo de transmisor de temperatura:
El sensor (transductor) es la parte del
instrumento que interpreta la variable medida y
la transforma en otro tipo de manifestación de
energía medible.
Por ejemplo el transductor de una termo-
resistencia, transforma la diferencia de
temperatura en un valor de resistencia, lo
habitual es que esta resistencia no se mida
directamente en el armario de control, sino
que es medida en un transmisor situado en el
propio instrumento y dicho transmisor enviará
una señal proporcional al valor medido al
armario de control, que oscilará entre
4~20mA.

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En caso que el transmisor se encuentre
instalado en cabeza del sensor (muy
cerca) se puede representar en los P&ID
con un solo símbolo.
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Según el criterio del proyecto además del transmisor podríamos representar el
sensor o la termovaina.

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Cuando los transmisores no estén instalados en cabeza del
equipo, se puede indicar en la representación del diagrama. Por
ejemplo podría estar en el armario de control o en una caja local
próxima al sensor (Como en el siguiente dibujo).
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Al igual que los transmisores de temperatura los
“transmisores de caudal” se pueden representar
en los P&ID codificando solo el transmisor o
codificando el transmisor y el elemento primario de
medida (sensor).
La representación en los P&ID de los “transmisores
de caudal”, presenta muchas peculiaridades, esto
es debido a la gran diversidad de tecnologías que se
suelen usar. Se ponen algunos ejemplos con su
posible representación:

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Hay una fuerza motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y
la energía atómica: la voluntad.
“El secreto para resolver un problema complejo, está en saber dividirlo en
pequeñas partes”

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5to parcial
• Van a desarrollar 1 diagrama de un proceso
que elegirán en Grupos de 3.
• Diagrama de Bloques (BD).
• Diagrama de Flujo de Procesos (PFD)
• Diagrama de Tuberías e Instrumentación (P&ID).
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