¿Qué información proporciona el Diagrama de Tubería e Instrumentación (DTI)?

El DTI provee información esencial para la fabricación e instalación de equipos, maquinaria, tuberías e instrumentación, además de asegurar un inicio seguro y apropiado para la operación correcta de la planta.

Importancia del DTI como Documento Interdisciplinario

El DTI se considera un documento primario interdisciplinario porque integra información de ingeniería de procesos, instrumentación y control, diseño de planta (tuberías, estructuras, arquitectura) y consideraciones del grupo regulador ambiental.

Funciones del Ingeniero Químico en el Diseño de un DTI

División de Funciones

Las funciones de un ingeniero químico en el diseño de un DTI se dividen en dos categorías principales:

• Dimensionamiento de Equipos: Cálculo y selección de equipos adecuados para el proceso.
• Desarrollo del Diagrama de Tubería e Instrumentación: Representación gráfica detallada del proceso, incluyendo tuberías, instrumentos y equipos.

Habilidades Requeridas

En la universidad se enseñan los fundamentos teóricos y los cálculos para el funcionamiento de equipos como evaporadores, turbinas, calderas, intercambiadores de calor, etc. Sin embargo, en el ámbito profesional, se aplican estos conocimientos a situaciones reales, donde los procesos no siempre se comportan como en la teoría. La práctica y la observación son fundamentales para manejar eficientemente los equipos y procesos.

Diagrama de Flujo de Bloques (BFD)

El BFD es el documento preliminar en el desarrollo de cualquier proyecto de industrias de procesos químicos. Consiste en una representación básica y general del proceso. Posteriormente, el Diagrama de Flujo de Proceso (PFD) añade detalles adicionales para el diseño, antes de la elaboración del documento final, el DTI.

Cooperación Tripartita en Instalaciones de Industrias de Procesos Químicos

El objetivo principal de una planta de proceso es producir las cantidades deseadas de productos con la calidad requerida, cumpliendo con los objetivos de los propietarios (costos, eficiencia), los requisitos de diseño (normativas, estándares) y las necesidades del operador (facilidad de operación, flexibilidad). Esto implica una cooperación tripartita entre:

• Propietarios: Interesados en la rentabilidad y eficiencia de la planta.
• Diseñadores: Aseguran que el diseño cumpla con las normativas y estándares de ingeniería.
• Operadores: Buscan una operación segura, fácil y flexible.

Además, todos los involucrados deben cumplir con los requisitos de seguridad, salud y medio ambiente (EHS).

Elementos Esenciales en un DTI

Un DTI debe incluir cuatro elementos esenciales para asegurar una operación confiable y segura:

1. Equipos y Tuberías: Todos los elementos deben operar de manera confiable durante el funcionamiento normal, dentro de las condiciones de operación esperadas.
2. Condiciones No Normales: El diseño debe considerar condiciones no normales, como reducción de capacidad, paradas de emergencia y arranques/paradas. Esto incluye sistemas instrumentados de seguridad (SIS) y válvulas de alivio.
3. Inspección y Mantenimiento: Se deben incluir disposiciones para facilitar la inspección y el mantenimiento, como puntos de acceso, aislamiento, drenaje y ventilación.
4. Minimización de Impacto: El diseño debe minimizar el impacto en el resto de la planta cuando un elemento o equipo está fuera de servicio.

Parámetros Clave en un Sistema de Control en un DTI

Los cinco parámetros principales a considerar en un sistema de control de variables en un DTI son:

• Temperatura
• Presión
• Caudal
• Nivel
• Composición

Válvulas de Drenaje y Venteo

Consideraciones para válvulas de drenaje/venteo:

• Cada drenaje puede cubrir una porción de un sistema, mientras que las ventilaciones pueden cubrir una porción mayor.
• Las ventilaciones pueden ser de un tamaño menor que el drenaje.
• Para sistemas pequeños (tuberías < 2 pulgadas), drenaje = ventilación; no se necesitan ventilaciones o drenajes separados para tuberías mayores.

Remoción de Material de un Equipo para Inspección

Los métodos de remoción de material de un equipo para inspección varían según el tipo de material:

• Sólido/Semisólido: Remoción manual, dependiendo del equipo y su configuración. No se requiere indicación específica en el P&ID, salvo limpieza de puertas de acceso.
• Líquido: Lavado, que puede ser por:
  • Rubor: Con agua.
  • Vapor: Con vapor de utilidad.
  • Limpieza Química: Con soluciones químicas o disolventes.
  En el P&ID, se pueden mostrar de tres maneras:
  1. Solo válvulas de lavado.
  2. Válvulas de lavado con tuberías dedicadas.
  3. Sistema de lavado con tuberías y válvulas de conmutación para lavado automático.
• Gases: Purga con un gas neutral o inerte y ventilación. Si se usa un gas inerte, se pueden aplicar las opciones de lavado mencionadas para líquidos. Para la ventilación por tiro natural, se deben asegurar al menos dos boquillas disponibles.

Control de Bombas en un DTI

En condiciones anormales, una bomba debe tener controladores y válvulas para evitar el flujo inverso. Se debe incluir un diagrama de alarma para proteger la bomba de daños. Se deben añadir manómetros a la entrada y salida de la bomba, así como válvulas de bloqueo para aislar la bomba durante el mantenimiento.

(Se recomienda incluir un diagrama esquemático del control de bomba en un DTI)

Recomendaciones para el Ingeniero de Procesos en el Desarrollo de un DTI

Cinco recomendaciones clave para el ingeniero de procesos involucrado en el desarrollo de un DTI son:

1. Colocar la información de salida de la bomba en la parte superior de la hoja del P&ID.
2. Añadir el control del conductor de la bomba.
3. Considerar un colador temporal para el arranque.
4. Añadir una válvula de no-retorno para prevenir el flujo inverso.
5. Mostrar los BPCS (Basic Process Control System) de la bomba para el control de capacidad.