¿Qué es un diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID)?
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En la industria de procesos, la seguridad, eficiencia y productividad dependen en gran medida de la capacidad de diseñar, operar y mantener sistemas complejos de tuberías, equipos y instrumentación. Para lograr esto, es fundamental contar con una herramienta de comunicación y planificación efectiva que permita a los ingenieros, técnicos y operadores entender la configuración y el funcionamiento de estos sistemas. Es aquí donde entran en juego los diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID), también conocidos como diagramas de proceso e instrumentación.
En este artículo, exploraremos en detalle qué es un P&ID, sus componentes clave, cómo se utilizan en diferentes industrias y cómo pueden ayudar a mejorar la seguridad, eficiencia y productividad en la operación y mantenimiento de sistemas complejos de procesos.
1. ¿Qué es un P&ID?
Un diagrama de tuberías e instrumentación muestra los componentes de las tuberías (por ejemplo, equipos, válvulas, reductores, entre otros) de un flujo de procesos físico y se utiliza a menudo en proyectos de ingeniería, en la creación de calderas a vapor, intercambiador de calor, calderas eléctricas, y más.
Para leer un diagrama de tuberías e instrumentación, basta con dividir el diagrama general en partes más pequeñas, luego trazar y seguir la tubería de un solo equipo. El diagrama de tuberías e instrumentación también tiene una estrecha relación con el Diagrama de flujo del proceso (PFD). Este último tipo muestra una imagen de los pasos separados de un proceso en orden secuencial.
El objetivo principal de los diagramas de tuberías e instrumentación son:
- Comprender mejor las condiciones de diseño de un proyecto de ingeniería;
- Operar, mantener y modificar el sistema de proceso de manera eficiente;
- Trazar y demostrar convenientemente la secuencia física de los sistemas, centrándose en los esquemas de control y apagado, los requisitos reglamentarios, y los detalles básicos para el funcionamiento.
Historia del diagrama P&ID
Por lo general, el diagrama de tuberías e instrumentación se elabora en la fase de planificación del flujo del proceso, y los instaladores se remiten a él al montar una planta. Sin embargo, hay otro diagrama llamado diagrama de flujo de proceso o PFD que precede al P&ID.
Un diagrama de flujo de procesos muestra el plano del flujo de trabajo conceptual, es decir, cómo funcionarán los equipos tras la instalación. El PFD no incluye detalles como cifras, números o datos sobre la medición precisa.
Una vez preparado el PFD, se utiliza como documentación de referencia para dibujar un DTI que contenga los detalles específicos del flujo de trabajo, como el sistema de tuberías, los motores y otras unidades importantes. Sin embargo, es imprescindible tener en cuenta que el propósito de un DTI es ilustrar las tuberías y maquinarias importantes, por lo que no debe ser muy detallado. Si una sección concreta de un diagrama de tuberías e instrumentación necesita alguna elaboración, debe crearse un gráfico independiente para ese segmento.
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2. Elementos, usos y ventajas de P&ID
Elementos de P&ID
No existe un patrón estándar para un diagrama de tuberías e instrumentación, pero es posible que se vean algunos de los siguientes elementos:
- Los diferentes tipos de equipos, incluyendo válvulas, reductores, desagües, y más;
- Detalles de los equipos, como tamaños, números de etiqueta, clasificación, capacidad y más;
- Detalles sobre las especificaciones, incluyendo la identificación del elemento, el requisito de aislamiento, las direcciones de flujo, la referencia de las interconexiones, el nivel de calidad, las diversas interfaces, la puesta en marcha permanente y las líneas de descarga.
Usos de los P&ID
Los diagramas de tuberías e instrumentación se han utilizado en muchos campos, como en el sector metalúrgico, la industria de la climatización, los sectores de generación de energía, y otros. Los usos más comunes de estos diagramas son:
- Para diseñar el proceso de fabricación de una planta con pasos químicos o mecánicos complejos. Esto es especialmente importante para el control de seguridad.
- Para la Capacitación de nuevos trabajadores y contratistas.
- Para obtener la estimación de los costes de capital del proyecto y desarrollar el pliego de condiciones del proyecto, por ejemplo, las directrices y normas para el funcionamiento de las instalaciones.
Ventajas y desventajas de los P&ID
El diagrama de tuberías e instrumentación tiene ciertos méritos y deméritos, y dependiendo de la infraestructura que esté planeando construir, estos puntos pueden variar ampliamente. No obstante, algunas de las ventajas y desventajas más comunes que presenta un DTI ideal son las siguientes:
Ventajas:
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Permite al personal evaluar el proceso de construcción de forma casi precisa.
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Ayuda a crear una base sólida para la programación del control.
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Sirve como un lenguaje simbólico genérico que puede ser utilizado por los diseñadores de todas las regiones del mundo para comunicarse entre sí y compartir sus ideas relacionadas con la automatización industrial.
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Ayuda a preparar e implementar sistemas de control de seguridad.
Desventajas:
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No es completamente fiable, ya que no contiene detalles precisos.
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Es difícil dibujar diagramas de tuberías e instrumentación de forma independiente, y requieren un diagrama de flujo de procesos (PFD) como ilustración de referencia.
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No se puede reutilizar en varios proyectos, y se debe adaptar un diagrama distinto para cada empresa.
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Es necesario utilizar los símbolos e iconos correctos al dibujar un diagrama de tuberías e instrumentación; de lo contrario, los ingenieros pueden acabar preparando un equipo defectuoso.
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3. Símbolos P&ID
Equipo
El equipo tiene unidades misceláneas únicas que son diferentes de las otras categorías de diagramas de tuberías e instrumentación. La categoría de equipos contiene instalaciones y dispositivos como compresores, transportadores, motores, turbinas, aspiradores, y más.
Formas de tuberías y conexiones
Las tuberías se utilizan para transportar sustancias liquidas y gaseosas en la diagramación industrial. Las tuberías tienen varios materiales, como metal y plástico, para crear varios tipos, incluyendo tuberías de varias líneas, separadores, entre otros.
Recipientes
Normalmente, un recipiente es un tipo de contenedor que se utiliza para almacenar un fluido o para cambiar sus características durante el almacenamiento. La categoría de recipientes abarca desde los tanques hasta las columnas, como puedes observar a continuación:
Intercambiadores de calor
Un intercambiador de calor se utiliza para transferir el calor de varias áreas o medios de manera eficiente. Esta categoría incluye muchas formas diferentes de dispositivos como calderas, condensadores, carretes de manguera y más.
Bombas
En general, una bomba es un tipo de dispositivo que mediante presión eleva o comprime fluidos dentro y fuera de otras instalaciones. Esta categoría abarca bombas, ventiladores, eyectores, pulverizadores y mucho más.
Instrumentos
Un instrumento se utiliza para medir y controlar cantidades, como el caudal, la temperatura o la presión. La categoría de instrumentos incluye indicadores de casa, transmisores, medidores de presa, controladores, y otros.
Válvulas
Las válvulas son utilizadas por los ingenieros para controlar el flujo de un fluido abriendo o cerrando pasos en un sistema de tuberías. Esta sección incluye rotámetros, manómetros, bolas, y más.
4. Plantillas gratis de P&ID
Diagrama de tuberías e instrumentación
Proceso de ebullición del agua
Este ejemplo muestra un proceso general para pasar del estado líquido al estado gaseoso. En este caso, la presión del vapor del líquido tiene el mismo nivel que la presión atmosférica ejercida sobre el líquido.
Sistema de generación de energía
Un sistema de generación de energía, planta eléctrica o estación de generación de energía es un conjunto de equipos industriales para generar energía eléctrica. En el siguiente diagrama se pueden ver diferentes instalaciones, como los depósitos de alimentación y las turbinas LP.
Proceso de evaporación
Este diagrama muestra un sistema de evaporación con algunos elementos y tres evaporadores clave. Siguiendo las tuberías de este diagrama, se puede ver claramente cómo se evapora el agua.
Sistema de aire acondicionado
Este ejemplo de diagrama de tuberías e instrumentación muestra el proceso general de eliminación del calor y la humedad de un espacio determinado para mejorar el entorno de la vivienda. El aire acondicionado se encuentra en el centro y está equipado con tuberías en diferentes direcciones.
Sistema SCR de bajo contenido de polvo
El término SCR hace referencia a la Reducción Catalítica Selectiva, y es un sistema avanzado de control de emisiones. Consulta el siguiente diagrama para obtener más información o descárgalo gratuitamente en formato PDF.
Aquí tienes más plantillas de diagramas de tuberías e instrumentación para que puedas usar fácilmente. Todas ellas son editables con nuestro software de diagramas de tuberías e instrumentación de descarga gratuita. Puedes hacer clic en cualquiera de ellas para ver más detalles.
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| Sistema de fábrica | Sistema simple de control de procesos | Sistema de jugo y néctar |
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| Ejemplo en PFD para la logística del cereal | Secado y almacenamiento del cereal | Ejemplo de desnatador de proteínas |
4. ¿Cómo crear un P&ID?
Paso 1: Ejecuta EdrawMax en tu computadora. Navega hasta Más > Ingeniería Industrial y abre un ejemplo de P&ID.
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Paso 2: Arrastra y suelta los símbolos incorporados de la biblioteca. También puedes utilizar una plantilla prediseñada para agilizar tu trabajo.
Paso 3: Conecta las formas y el equipo de los diagramas de tuberías e instrumentación con tuberías según tus necesidades. Ajusta la longitud y la anchura de la tubería en función de tus necesidades específicas. Además, ten en cuenta que algunos equipos pueden requerir una configuración especial.
Paso 4: Personaliza las formas de las tuberías y la instrumentación cambiando el color y el tamaño. Además, puedes agregar texto o etiquetar cada uno de los equipos.
Paso 5: Cuando tu P&ID este completo, con un clic puedes exportarlo a formato JPG, PNG, SVG, PDF, Microsoft Word, Excel, PowerPoint, Visio, o HTML. Así que podrás compartir tus creaciones con personas que no usan EdrawMax, así evitar tener que convertir los formatos de archivo.
Consejos 📚:
A la hora de preparar un diagrama de tuberías e instrumentación, hay que tener en cuenta un par de puntos importantes para sacarle el máximo partido:
- Asegúrate de incluir en el DTI partes importantes como las válvulas obligatorias, los equipos mecánicos, la dirección del flujo, las entradas del sistema de control informático, etc.
- Evita añadir información extremadamente detallada, como relés de control, árboles de codos, etc. Si es necesario, estos elementos pueden mostrarse en un gráfico completo aparte.
- Asegúrate de elaborar una lista de los equipos que deben añadirse a la unidad final y utilízala al preparar el diagrama de tuberías e instrumentación.
- Conecta siempre las tuberías en el diagrama y realiza varias pruebas de funcionamiento en el propio diagrama para evaluar y eliminar los fallos con los que pueda tropezar la unidad tras su puesta en marcha.
- Acepta las sugerencias de ingenieros y diseñadores experimentados para obtener el mejor diagrama de tuberías e instrumentación.
6. Conclusión
En conclusión, los diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID) son una herramienta fundamental en la industria de procesos, ya que proporcionan una representación clara y concisa de la configuración y el funcionamiento de sistemas complejos de tuberías, equipos y instrumentación.
Al utilizar un lenguaje simbólico y estandarizado, los P&ID permiten a los ingenieros, técnicos y operadores comunicarse de manera efectiva y tomar decisiones informadas sobre el diseño, la operación y el mantenimiento de sistemas de proceso.
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