Qué son los diagramas de tuberías e instrumentación

Un diagrama de tuberías e instrumentación o P&ID muestra las tuberías y los componentes relacionados del flujo de un proceso físico. Se utiliza más comúnmente en el campo de la ingeniería.

Función y propósito de los P&IDs

Los P&IDs son fundamentales para el mantenimiento y modificación del proceso que representan gráficamente. En la etapa de diseño, el diagrama también ofrece la base para el desarrollo de esquemas de control del sistema, como el Análisis de Riesgos y Operabilidad (HAZOP, por sus siglas en inglés).

En el caso de las instalaciones de procesamiento, se trata de una representación gráfica de:

• Los detalles clave de las tuberías e instrumentación
• Los esquemas de control y apagado
• Los requisitos de seguridad y normativa
• La información básica de arranque y operación

Cuándo usar los P&IDs y quién los usa

Los P&IDs son una ilustración esquemática de la relación funcional de las tuberías, la instrumentación y los componentes de equipo del sistema usados en el campo de la instrumentación y control o de la automatización. Generalmente son creados por ingenieros que están diseñando un proceso de producción para una planta física.

Estas instalaciones generalmente requieren pasos químicos o mecánicos complejos que se trazan con P&IDs para construir una planta y también para mantener la seguridad de la planta como referencia para la Información de Seguridad de Procesos (PSI) en la Gestión de Seguridad de Procesos (PSM). Si algo sale mal, revisar el P&ID generalmente es un buen comienzo. Los P&IDs son documentos muy valiosos que hay que tener a mano, y que se usan ya sea para simplificar un proceso existente, reemplazar una pieza del equipo o guiar el diseño y la implementación de una nueva instalación. Con los datos que proporcionan, se pueden planificar cambios de forma segura y eficiente por medio de la Gestión de cambios (MOC).

Los P&IDs son usados por técnicos, ingenieros y operadores especializados en el campo para comprender mejor el proceso y cómo la instrumentación está interconectada. También pueden ser útiles en el entrenamiento de trabajadores y contratistas.

¿En qué consisten los P&IDs?

Los P&IDs desempeñan un papel esencial en el mundo de la ingeniería de procesos para mostrar la interconectividad, pero no necesariamente incluyen las especificaciones. Las especificaciones generalmente se proporcionan en documentos por separado. No obstante, son increíblemente útiles de muchas formas, entre ellas:

• Evaluar procesos de construcción
• Servir como base para la programación de controles
• Desarrollar pautas y estándares para el funcionamiento de las instalaciones
• Elaborar documentos que expliquen cómo funciona el proceso
• Aportar un lenguaje común para debatir sobre las operaciones de la planta
• Crear e implementar filosofías para la seguridad y el control
• Diseñar una distribución conceptual de una planta química o de fabricación
• Elaborar recomendaciones para estimaciones de costos, diseño de equipos y diseño de tuberías

¿Cuál es la diferencia entre un diagrama de flujo de procesos (PFD) y un diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID)?

El detalle de la instrumentación varía con el grado de complejidad del diseño. A los diseños simplificados o conceptuales se los llama diagramas de flujo de procesos (PFDs). Un PFD muestra menos detalles que un P&ID y generalmente es el primer paso en el proceso de diseño, es más bien una vista panorámica. En un P&ID se muestran diagramas de tuberías e instrumentación (P&IDs) con un desarrollo más amplio.

¿Cuáles son las limitaciones de un P&ID?

Ya que los P&IDs son representaciones gráficas de procesos, tienen algunas limitaciones propias. No se los puede considerar modelos reales, porque no necesariamente se los dibuja a escala o con precisión geométrica. Además, no existe para ellos un estándar universal generalmente aceptado, por lo que pueden tener una apariencia diferente de una compañía a otra (o incluso dentro de la misma compañía) en función de los estándares internos, el tipo de sistema de software que se utilice y las preferencias de quien los crea. Por esa razón, es importante diseñar y revisar la documentación que se concentra en los aspectos prácticos de los documentos de apoyo.

Un vistazo a los documentos de apoyo del P&ID

Debido a que los P&IDs son diagramas esquemáticos generales, se necesitan documentos que clarifiquen los detalles y las especificaciones. Estos son algunos de ellos:

1. Diagramas de flujo de procesos (PFDs)

   . Los P&IDs se originan de los PFDs. Un PFD es una imagen de los pasos individuales de un proceso en orden secuencial. Los elementos que se pueden incluir son: secuencia de acciones, materiales o servicios que ingresan o salen del proceso (entradas y salidas), decisiones que se deben tomar, personas que participan, tiempo requerido en cada paso y/o mediciones del proceso.

2. Especificaciones del material de las tuberías (PMS)

   . Aquí es donde encontrarás detalles de los materiales de construcción, juntas, pernos, accesorios.

3. Especificaciones de equipo e instrumentación (EIS)

   . Los estándares y detalles demasiado extensos para caber en el P&ID se incluyen en las EIS, entre ellos, el alcance, los estándares, los códigos y especificaciones, las definiciones y terminología, los materiales de construcción, la base de diseño, la mecánica/fabricación, las garantías, las pruebas e inspección, la documentación y el envío.

4. Especificación de Requerimientos Funcionales (FRS).

   La manera en que la planta o el sistema opera se detalla en la FRS. Incluye la descripción funcional, la comunicación y la definición de alcance del proceso.

 

¿Qué debe incluir un P&ID?

Aunque no hay estándares exactos respecto de la forma en que se deben trazar los P&IDs, ha habido estándares sugeridos por la Práctica de la Industria de Procesos (PIP), un consorcio de propietarios de la industria de procesos y contratistas de la construcción de obras de ingeniería que se desempeñan en la industria. PIC001: Los criterios de documentación de Diagramas de Tuberías e Instrumentación detallan lo que un P&ID debe contener:

• Equipo mecánico con nombres y números
• Todas las válvulas y sus identificaciones
• Tuberías de proceso, con tamaños e identificación
• Varios - conductos de ventilación, conductos de drenaje, accesorios especiales, conductos de muestreo, reductores, incrementadores y estampadoras de martillo
• Arranque permanente y conductos de descarga
• Direcciones del flujo
• Referencia de interconexiones
• Control de entradas y salidas, interbloqueo
• Categoría sísmica
• Interfaces para cambios de clase
• Nivel de calidad
• Entradas de anunciación
• Entrada de sistema de control de computadoras
• Interfaces de proveedores y contratistas
• Identificación de componentes y subsistemas proporcionados por terceros
• Secuencia física prevista del equipo
• Clasificación y capacidad del equipo

¿Qué no debe incluir un P&ID?

Es mejor dejar los detalles esenciales para los documentos de apoyo. Lo que deseas es crear P&IDs que aporten claridad, no confusión. Por esa razón, querrás omitir:

• Válvulas de raíz de instrumentos
• Relés de control
• Interruptores manuales
• Tuberías y válvulas básicas de instrumentación
• Datos de presión, temperatura y flujo
• Codos, uniones T y accesorios estándar similares
• Notas explicativas extensas

Si utilizas software para crear tus P&IDs, hay algunos pasos básicos que debes seguir:

1. Crea y verifica una lista de equipos. Usa los símbolos de la biblioteca una vez que estés seguro de tu lista.
2. Conecta los tubos y el equipo, luego revisa los detalles con un colega de confianza. Recorre el proceso varias veces y busca ineficiencias.
3. Compártelo con los colaboradores.

Para más información e instrucciones, ve al tutorial de P&ID. 

Principios básicos de organización del P&ID

Como documento principal, el P&ID se debe organizar con una progresión lógica. Aunque muchas compañías (o la mayoría) fijan sus propios estándares para la organización del P&ID, se lo puede imaginar como capítulos de un libro o escenas de una película que se interconectan para contar la historia de tu proceso de ingeniería. Debe proporcionar una ilustración concisa y fácil de entender de todo el equipo que se debe incluir en el flujo del proceso, información de alerta en torno a riesgos, medidas de protección y fallas potenciales para que se puedan eliminar o reducir a un mínimo los errores. Ayudará a apoyar el desarrollo de los procedimientos operativos y de mantenimiento. Como guion gráfico del proceso, es una forma de ver que los cambios se puedan realizar de forma segura y eficiente por medio de la Gestión de cambios. 

Diferentes tipos de diagramas P&ID

Hay tantos estilos y tipos diferentes de diagramas como los hay de compañías y productos. Estos son dos ejemplos:

Este ejemplo muestra un sistema de suministro de fluidos y define la configuración mecánica y de diseño implementada.

Un P&ID de separadores trifásicos, los cuales son componentes usados en la industria del petróleo y el gas para separar diversos líquidos que fluyen de los pozos.

Un área de los P&IDs que está estandarizada son los símbolos de instrumentación, la clave para poder entender los P&IDs. Los símbolos de instrumentación que aparecen en los diagramas se ajustan a los estándares S5.1-1984 (R 1992) de ANSI/ISA. Ajustarse al estándar S5.1 de Símbolos e Identificación de Instrumentación de la Sociedad de Instrumentación, Sistemas y Automatización (ISA)   asegura un medio uniforme, independiente del sistema, de comunicar el objetivo de la instrumentación, control y automatización para que todos comprendan.

El estándar ISA S5.1 define cuatro elementos gráficos (instrumentos discretos, controles/indicadores compartidos, funciones computacionales y controladores lógicos programables) y los agrupa en tres categorías por ubicación (ubicación primaria, ubicación auxiliar y montado en campo).

• Los instrumentos discretos se representan por medio de elementos circulares

  . Los elementos de control/indicación compartido son círculos rodeados por un cuadrado. Las funciones computacionales se indican por medio de un hexágono y las funciones de controladores lógicos programables (PLC) se muestran como un triángulo dentro de un cuadrado.

• Una simple barra horizontal a lo largo de cualquiera de los cuatro elementos gráficos indica que la función reside en una ubicación de la categoría primaria

  . Una línea doble indica una ubicación auxiliar y la ausencia de líneas coloca al dispositivo o función en el campo. Los dispositivos ubicados detrás de un panel o tablero en alguna otra ubicación inaccesible se muestran con una línea horizontal punteada.

• Las combinaciones de letras y números aparecen dentro de cada elemento gráfico y las combinaciones de letras son definidas por el estándar ISA

  . Los números son asignados por el usuario y los esquemas varían con el uso de numeración secuencial por algunas compañías. Algunas vinculan el número de instrumento al número de línea de proceso. Otras pueden elegir adoptar sistemas de numeración únicos y en ocasiones inusuales.

• La primera letra define las variables medidas o de inicio

  . Algunos ejemplos incluyen Análisis (A), Flujo (F), Temperatura (T), etc. con letras subsiguientes que definen lectura, pasivo o funciones de salida, tales como Indicador (I), Registrar (R), Transmitir (T), etc.

Estos son algunos ejemplos de símbolos de P&ID.

Equipo

El equipo se compone de diversas unidades P&ID que no encajan en las otras categorías. Este grupo incluye hardware como compresores, bandas transportadoras, motores, turbinas, aspiradoras y otros aparatos mecánicos.

Tubería

Una tubería es un tubo que transporta fluidos. Las tuberías pueden ser de diversos materiales, incluidos el metal y el plástico. El grupo de tuberías está formado por uno o varios tubos, tubos de varias líneas, separadores y otros tipos de sistemas de interconexión.

Contenedores

Un contenedor es un recipiente que se usa para almacenar fluidos. También puede modificar las características del fluido durante el almacenamiento. La categoría de contenedores incluye tanques, cilindros, columnas, bolsas y otros recipientes.

Intercambiadores de calor

Un intercambiador de calor es un aparato que está diseñado para transferir calor de diferentes áreas o medios de forma eficaz. Esta categoría incluye calderas, condensadores y otros intercambiadores de calor.

Bombas

Una bomba es un dispositivo que utiliza succión o presión para elevar, comprimir o introducir fluidos en otros objetos, o extraerlos. Esta sección se compone tanto de bombas como de ventiladores.

Instrumentos

Un instrumento es un aparato que mide (y en ocasiones controla) cantidades, por ejemplo de flujo, temperatura, ángulo o presión. El grupo de instrumentos abarca indicadores, transmisores, registradores, controladores y elementos.

Válvulas

Una válvula regula, direcciona o controla el flujo de un fluido al abrir, cerrar u obstruir parcialmente los conductos en un sistema de tuberías. Esta categoría incluye rotámetros, toberas y otros tipos de válvulas.

Encontrarás muchas más de las figuras y símbolos comunes en la leyenda de símbolos de P&ID de Lucidchart .

Existen muchas herramientas de software que permiten crear diagramas. Sin embargo, hay ciertos criterios que pueden volver al P&ID más eficiente: el cumplimiento con los estándares ISA, la facilidad de uso, la capacidad de integrarse a otras herramientas de productividad, y lo más importante en muchos casos, el poder de colaborar con otros miembros del equipo y departamentos.

¿Por qué es Lucidchart apropiado para sus P&IDs?

El creador de diagramas de flujo en línea Lucidchart es usado por personas de todo el mundo para crear P&IDs y muchos otros tipos de diagramas y gráficos. Gracias a su interfaz de usuario intuitiva y sus funciones de colaboración, es la alternativa más popular de Visio en línea. Lucidchart fue diseñado para ser intuitivo y poderoso a fin de cubrir las necesidades de los ingenieros, de modo que los proyectos se desarrollen sin contratiempos para todos los participantes de tu proceso de P&ID:

• Facilidad de uso

  : opciones detalladas de creación de diagramas para un trazado rápido y preciso. Y gracias a que los símbolos de Lucidchart se basan en los estándares ISA S5, tus P&IDs serán bienvenidos en cualquier contexto profesional. Ingenieros y técnicos apreciarán el moderno software de P&ID en línea de Lucidchart. La simplicidad de arrastrar y soltar, los atajos de teclado y los elementos interactivos hacen de Lucidchart el creador de P&IDs perfecto.

• Integración total

  : la creación de diagramas puede encajar perfectamente en tu flujo de trabajo actual. Gracias a que Lucidchart se integra con G Suite, Google Drive, JIRA, Atlassian, Jive y otras importantes herramientas de productividad, todo lo que necesitas hacer es conectar y empezar.

• Permite colaboración

  : opciones estándar de descarga (PNG, JPG, PDF, VDX) o guarda el diagrama en una página web segura. También podrás integrar el diagrama en cualquier sitio web HTML. Nuestra herramienta basada en la nube permite a los colaboradores trabajar juntos para obtener un resultado detallado y preciso. Para ahorrar tiempo y energía, Lucidchart te permite trazar de forma general los requisitos del diagrama desde el principio. Usa nuestra colaboración en tiempo real (que incluye chat de grupo y comentarios) mientras trabajas con clientes, ingenieros y diseñadores.

• Importación/exportación de Visio

  : ¿tu equipo aún utiliza Microsoft Visio para crear diseños de tuberías e instrumentación? Nosotros ofrecemos el mismo paquete de figuras, pero a un precio mucho más accesible. Simplemente importa tus viejos documentos Visio a Lucidchart y estos se volverán editables de forma instantánea.

Un caso de uso muestra el valor de Lucidchart, para todos

No es poca cosa: Lucidchart puede ayudar a salvar la tierra. El agua de lastre de los barcos es terrible para el medio ambiente. Su descarga generalmente incluye especies alóctonas nocivas que pueden causar graves daños ecológicos y económicos a los ecosistemas acuáticos.

Conoce las formas en que el P&ID de Lucidchart puede mantener sanos nuestros océanos y vías fluviales.